CN105189953B - 工程机械 - Google Patents

Abstract

再生装置(22)通过使被废气净化装置(18)的过滤器(21)捕集的粒子状物质燃烧来进行该过滤器(21)的再生。再生装置(22)在进行过滤器(21)的再生期间，若由排气温度传感器(26)检测出的排气温度(T)小于排气温度阈值(Tt)，则中断过滤器(21)再生。在过滤器(21)的再生被中断的情况下，若排气温度(T)达到排气温度阈值(Tt)以上，则再次开始过滤器(21)的再生。

Description

工程机械

技术领域

本发明涉及具备废气净化装置的工程机械，该废气净化装置适合用于例如从柴油发动机等的废气中除去有害物质。

背景技术

一般地，液压挖掘机、液压起重机等工程机械包括：能够自行的下部行驶体；以能够回转的方式搭载于该下部行驶体上的上部回转体；以及以能够仰俯动作的方式设置在该上部回转体的前侧的作业装置。上部回转体在回转框架的后部搭载用于驱动液压泵的发动机，在回转框架的前侧搭载驾驶室、燃料箱、工作油箱等。

在此，工程机械的作为原动机的发动机一般使用柴油发动机。在从这样的柴油发动机排出的废气中存在例如含有粒子状物质(PM：Particulate Matter)、氮氧化物(NOx)等的有害物质的情况。因此，在工程机械中，在形成发动机的废气通路的排气管中设有对废气进行净化的废气净化装置。

废气净化装置构成为包括：对废气中所含的一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)、碳水化合物(HC)等进行氧化而除去的氧化催化剂(例如，Diesel Oxidation Catalyst，也简称为DOC)；以及配置在该氧化催化剂的下游侧且对废气中的粒子状物质进行捕集而除去的粒子状物质除去过滤器(例如，Diesel Particulate Filter，也简称为DPF)(专利文献1)。

然而，就粒子状物质除去过滤器而言，伴随着粒子状物质被捕集，粒子状物质堆积在该过滤器上，由此使过滤器堵塞。因此，需要在对粒子状物质捕集了一定量的阶段，从过滤器除去粒子状物质，使过滤器再生。这种过滤器的再生例如能够通过进行称为后喷射(ポスト噴射)的再生用的燃料喷射而使废气的温度上升从而使堆积于过滤器的粒子状物质燃烧来进行。

另一方面，就过滤器的再生而言，若在粒子状物质过度地堆积(过堆积)于过滤器的状态下进行，则废气的温度过度变高(粒子状物质的燃烧温度过度变高)，存在过滤器熔损的可能性。因此，根据现有技术，构成为，对被过滤器捕集的粒子状物质的捕集量进行推定(算出)，在该捕集量成为过剩之前，即、在达到预先设定的阈值时，自动地进行再生(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010－65577号公报

专利文献2：日本特开2000－161044号公报

发明内容

然而，就过滤器的再生而言，例如若在工程机械进行轻负载的作业时、或者以发动机的转速(旋转速度)为较低的低旋转状态(低速空转状态)放置(待机)时进行，则废气的温度不会充分地上升。由此，存在即使持续再生也不能使粒子状物质充分燃烧并除去的可能。因此，优选在废气的温度较低时，自动地结束再生。但是，仅简单地结束再生，会以粒子状物质的燃烧极少的状态结束再生。其结果，在轻负载作业、低旋转状态的待机(放置)持续的情况下，存在再生运转和通常运转以短间隔交替重复的可能性。

由此，存在关系到下述情况的可能性，例如，因后喷射的增大而引起的燃料消耗量的增大、因粒子状物质的燃烧不充分而引起的过堆积、因废气而引起的作业环境的恶化。除此以外，还存在以下可能性，伴随切换通常运转和再生运转时的发动机声音的变化，给操作员带来不快感。并且，存在关系到下述情况的可能性，伴随后喷射，附着在发动机的缸体内壁面的燃料落入油盘内，燃料混入到发动机油中引起的发动机油的稀释化(油稀释)。

本发明是鉴于上述的现有技术的问题而提出的方案，目的在于提供一种工程机械，其能够抑制再生运转和通常运转以短间隔交替重复。

(1).本发明的工程机械具备：车体；搭载于该车体且通过燃料的喷射而被驱动的发动机；具有对从该发动机排出的废气中的粒子状物质进行捕集的过滤器且设置在上述发动机的排气侧的废气净化装置；以及通过使被该废气净化装置的过滤器捕集的粒子状物质燃烧来进行该过滤器的再生的再生装置。

为了解决上述的课题，本发明所采用的结构的特征在于，上述再生装置具备：温度检测器，其对从上述发动机排出的废气的温度进行检测；PM运算单元，其对被上述过滤器捕集的粒子状物质的捕集量进行推定；再生开始判定单元，其在由该PM运算单元推定出的推定捕集量达到预先设定的再生开始值以上时，进行开始上述过滤器的再生的判定；再生中断判定单元，其在进行上述过滤器的再生的期间，若由上述温度检测器检测出的排气温度小于预先设定的预定温度，则进行中断上述过滤器的再生的判定；以及再生再次开始判定单元，其在基于该再生中断判定单元的判定而中断上述过滤器的再生的情况下，若上述排气温度达到上述预定温度以上，则进行再次开始上述过滤器的再生的判定。

根据该结构，在进行过滤器的再生期间，若由温度检测器检测出的排气温度小于预先设定的预定温度，则基于再生中断判定单元的判定来中断过滤器的再生。由此，在排气温度低且不能预料粒子状物质的充分的燃烧时，基于再生中断判定单元的判定中断再生。其结果，能够实现抑制燃料消耗量的增大、燃料混入到发动机油中引起的发动机油的稀释化。

另一方面，若基于再生中断判定单元的判定而中断再生，则下一次再生不是通过过滤器的粒子状物质的推定捕集量达到再生开始值以上而开始，而是通过排气温度达到预定温度以上而再次开始。即，即使排气温度变低而中断再生，之后，若排气温度达到预定温度以上，则也基于再生再次开始判定单元的判定，再次开始再生。

因此，能够抑制通常运转持续到推定捕集量达到预先设定的再生开始值以上。换言之，即使因排气温度变低而中断再生，也基于再生再次开始判定单元的判定而再次开始再生，由此能够促进被过滤器捕集的粒子状物质的燃烧、除去。

由此，能够抑制再生运转和通常运转以短的间隔交替重复，从而能够抑制作业环境恶化、给操作员带来不快感。除此以外，能够实现燃料消耗量的降低(低燃料消耗)、过堆积的抑制、油稀释的抑制，从而能够提高再生装置甚至工程机械的稳定性、可靠性。

(2).根据本发明，若将上述过滤器的再生不中断地正常结束的情况下由上述PM运算单元推定的推定捕集量设为正常结束值，将结束基于上述再生再次开始判定单元的判定而再次开始的再生的情况下由上述PM运算单元推定的推定捕集量设为再次开始结束值，则该再次开始结束值设定于上述再生开始值与上述正常结束值之间。

根据该结构，将再次开始结束值设定于再生开始值与正常结束值之间。换言之，将成为结束再次开始的再生的情况下的推定捕集量的阈值的再次开始结束值设定为比成为再生不中断地正常结束的情况下的推定捕集量的阈值的正常结束值大。因此，即使因轻负载作业、低旋转状态的待机(放置)持续而成为排气温度难以上升的倾向，也能够抑制基于再生再次开始判定单元的判定而再次开始的再生过度持续(再生时间变长)。

附图说明

图1是表示适用于本发明的第一实施方式的液压挖掘机的主视图。

图2是以从图1中的上部回转体中拆除驾驶室、外装罩的一部分后的状态放大表示液压挖掘机的局部切断的俯视图。

图3是表示发动机、废气净化装置、再生装置等的回路结构图。

图4是表示再生装置的过滤器的再生处理的流程图。

图5是表示图4中的步骤8的中断再次开始处理的流程图。

图6是表示第一实施方式的推定捕集量和排气温度的时间变化的一个例子的特性线图。

图7是表示比较例的推定捕集量和排气温度的时间变化的一个例子的特性线图。

图8是表示本发明的第二实施方式的发动机、废气净化装置、再生装置等的回路结构图。

具体实施方式

以下，以适用于称为小型挖掘机的小型液压挖掘机的情况为例，参照附图对本发明的工程机械的实施方式进行详细说明。

图1至图6表示本发明的第一实施方式。

图中，符号1是土砂的挖掘作业等所使用的小型液压挖掘机，该液压挖掘机1通常称为小型挖掘机。液压挖掘机1构成为包括：能够自行的履带式下部行驶体2；经由回转装置3以能够回转的方式搭载于该下部行驶体2上且与该下部行驶体2一起构成车体的上部回转体4；以及以能够仰俯动作的方式设置在该上部回转体4的前侧的作业装置5。

在此，作业装置5作为摇摆柱式的作业装置而构成，具备例如摇摆柱5A、起重臂5B、悬臂5C、作为作业工具的铲斗5D、使作业装置5向左、右摆动的摇摆缸5E(参照图2)、起重臂缸5F、悬臂缸5G以及铲斗缸5H。上部回转体4构成为包括后述的回转框架6、外装罩7、驾驶室8、配重9。

回转框架6形成上部回转体4的构造体，该回转框架6经由回转装置3安装在下部行驶体2上。在回转框架6，在其后部侧设有后述的配重9、发动机10，在左前侧设有后述的驾驶室8，在右前侧设有后述的燃料箱16。在回转框架6，从驾驶室8的右侧遍及后侧设有外装罩7，该外装罩7与回转框架6、驾驶室8以及配重9一起划分出容纳发动机10、液压泵15、换热器17、废气净化装置18等的空间。

驾驶室8搭载于回转框架6的左前侧，该驾驶室8的内部划分出供操作员搭乘的操作室。在驾驶室8的内部，配设有供操作员就座的运转席、各种操作杆等(均未图示)。

配重9用于取得与作业装置5的重量平衡，该配重9位于后述的发动机10的后侧并安装于回转框架6的后端部。如图2所示，配重9的后面侧形成为圆弧状。配重9为纳入下部行驶体2的车体宽度内的结构。

符号10是以横置状态配置于回转框架6的后侧的发动机，该发动机10作为原动机搭载于小型的液压挖掘机1，因此使用例如小型的柴油发动机而构成。在发动机10设有吸入外部空气的吸气管11(参照图3)、和构成排出废气的废气通路的一部分的排气管12。吸气管11用于外部空气朝向发动机10流入，在其前端侧连接有对外部空气进行清净化的空气过滤器13。在排气管12连接设有后述的废气净化装置18。

在此，发动机10利用燃料的喷射而被驱动。具体而言，发动机10由电子控制式发动机构成，利用包含电子控制式喷射阀的燃料喷射装置14(参照图3)而可变地控制燃料的供给量。即，该燃料喷射装置14基于从后述的控制器27输出的控制信号而可变地控制向发动机10的缸体(未图示)内喷射的燃料的喷射量。

并且，燃料喷射装置14与后述的控制器27等一起构成再生装置22(参照图3)，燃料喷射装置14根据控制器27的控制信号，进行例如称为后喷射的再生处理用的燃料喷射(燃烧工序后的追加喷射)。构成为通过该后喷射而使废气的温度上升，对堆积于后述的废气净化装置18的粒子状物质除去过滤器21的粒子状物质进行燃烧并除去。

液压泵15安装于发动机10的左侧，该液压泵15与工作油箱(未图示)一起构成液压源。液压泵15通过被发动机10驱动而朝向控制阀(未图示)吐出压力油(工作油)。液压泵15例如由容量可变型的斜板式、斜轴式或者径向活塞式液压泵构成。此外，液压泵15不一定限于容量可变型的液压泵，例如也可以使用固定容量型的液压泵来构成。

燃料箱16位于驾驶室8的右侧并设置在回转框架6上，与未图示的工作油箱等一起被外装罩7覆盖。燃料箱16形成为例如长方体状的耐压箱，用于储存向发动机10供给的燃料。

换热器17位于发动机10的右侧并设置在回转框架6上，该换热器17构成为包含例如散热器、油冷却器、中间冷却器。即，换热器17进行发动机10的冷却水的冷却，并且也进行向工作油箱返回的压力油的冷却。

接着，对净化从发动机10排出的废气的废气净化装置18进行说明。

即，符号18表示设置在发动机10的排气侧的废气净化装置。如图2所示，废气净化装置18在发动机10的上部左侧配设于例如成为液压泵15的上侧的位置，其上游侧与发动机10的排气管12连接。废气净化装置18与排气管12一起构成废气通路，在废气从上游侧向下游侧流通期间，除去该废气所含的有害物质。

即，由柴油发动机构成的发动机10为高效率且在耐久性方面也优异。但是，在发动机10的废气中含有粒子状物质(PM)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)等有害物质。因此，如图3所示，安装在排气管12的废气净化装置18构成为包含：对废气中的一氧化碳(CO)等进行氧化而除去的后述的氧化催化剂20；以及对废气中的粒子状物质(PM)进行捕集而除去的后述的粒子状物质除去过滤器21。

如图3所示，废气净化装置18具有在前、后能够装卸地连结例如多个筒体而构成的筒状的壳体19。在该壳体19内，以能够取出的方式容纳有称为DOC的氧化催化剂20、和称为DPF的粒子状物质除去过滤器21(以下称为过滤器21)。排出口19A位于比过滤器21更靠下游侧并与壳体19的出口侧连接。该排出口19A构成为包含例如将净化处理后的废气排放到大气中的烟筒、消音器。

氧化催化剂20由例如具有与壳体19的内径尺寸同等的外径尺寸的陶瓷制的隔室状筒体构成。在氧化催化剂20内，在其轴向形成有多个贯通孔(未图示)，在其内表面涂覆有贵金属。氧化催化剂20通过在预定的温度条件下使废气在各贯通孔内流通，从而对该废气所含的一氧化碳(CO)、碳水化合物(HC)等进行氧化而除去，例如将一氧化氮(NO)氧化为二氧化氮(NO₂)而除去。

另一方面，过滤器21在壳体19内配置在氧化催化剂20的下游侧。过滤器21对从发动机10排出的废气中的粒子状物质进行捕集，并且对所捕集的粒子状物质进行燃烧而除去，由此进行废气的净化。因此，过滤器21由隔室状筒体构成，该隔室状筒体例如在由陶瓷材料构成的多孔的部件上沿轴向设置多个小孔(未图示)而成。由此，过滤器21经由多个小孔对粒子状物质进行捕集，所捕集的粒子状物质通过后述的再生装置22的再生处理而被燃烧并除去。其结果，过滤器21再生。

接着，对进行过滤器21的再生的再生装置22进行说明。

即，符号22表示再生装置，该再生装置通过使被废气净化装置18的过滤器21捕集的粒子状物质燃烧来进行该过滤器21的再生。再生装置22构成为包含上述的燃料喷射装置14、后述的旋转传感器23、压力传感器24、25、排气温度传感器26、控制器27。再生装置22通过控制器27的判定来自动地、即不基于操作员的操作而进行再生。具体而言，再生装置22根据控制器27的指令信号(控制信号)利用燃料喷射装置14进行后喷射。成为如下结构：通过该后喷射，使排气管12内的废气的温度上升，对堆积于过滤器21的粒子状物质进行燃烧并除去。

旋转传感器23是检测发动机10的转速(旋转速度)N的构件，该旋转传感器23检测发动机10的转速N，并将该检测信号输出至后述的控制器27。控制器27基于例如由旋转传感器23检测出的发动机转速N、由燃料喷射装置14喷射出的燃料喷射量F、由后述的排气温度传感器26检测出的排气温度(废气温度)T，对被过滤器21捕集的粒子状物质的捕集量进行推定。并且，控制器27基于作为该推定捕集量的第一推定捕集量H1，进行是否进行再生的判定。此外，燃料喷射量F能够根据例如由设置在发动机10的吸气侧的未图示的空气流量计检测的吸入空气量和发动机转速N来求出。并且，燃料喷射量F也能够根据例如从控制器27输出至燃料喷射装置14的控制信号(燃料喷射指令)来算出。

压力传感器24、25设置于废气净化装置18的壳体19。如图3所示，压力传感器24配置于过滤器21的入口侧(上游侧)，压力传感器25配置于过滤器21的出口侧(下游侧)，将各自的检测信号输出至后述的控制器27。控制器27根据由压力传感器24检测出的入口侧的压力P1与由压力传感器25检测出的出口侧的压力P2算出差压ΔP，并且，基于该差压ΔP、废气的温度T及废气流量，对被过滤器21捕集的粒子状物质的捕集量进行推定，基于作为该推定捕集量的第二推定捕集量H2而进行是否进行再生的判定。

排气温度传感器26是检测从发动机10排出的废气的温度(排气温度)T的温度检测器。如图3所示，排气温度传感器26安装于废气净化装置18的壳体19，检测例如从排气管12侧排出的排气温度T。由排气温度传感器26检测出的过滤器21的上游侧的排气温度T作为检测信号输出至后述的控制器27。排气温度T用于被过滤器21捕集的粒子状物质的捕集量的推定、再生的中断、再次开始的判定等。

控制器27构成为包含微型计算机，该控制器27的输入侧与燃料喷射装置14、旋转传感器23、压力传感器24、25、排气温度传感器26、未图示的空气流量计等连接。控制器27的输出侧与燃料喷射装置14等连接。控制器27具有包含ROM、RAM的存储器27A。在该存储器27A内，除了贮存有后述的图4以及图5所示的再生处理用的处理程序、预先作成的用于推定粒子状物质的捕集量的第一图表、第二图表、计算式以外，还如图6所示那样，贮存有预先设定的图6所示的再生开始阈值Ht[g/l]、第一再生结束阈值He1[g/l]、第二再生结束阈值He2[g/l]、排气温度阈值Tt[℃]等。

在此，第一图表是基于发动机10的转速N和燃料喷射量F而求出从发动机10排出的粒子状物质的排出量Hm的图表。具体而言，第一图表预先根据实验、计算、模拟等求出例如发动机转速N、燃料喷射量F及粒子状物质的排出量Hm的对应关系，并将该对应关系作为图表进行作成。在将第一推定捕集量设为H1、将根据第一图表求出的粒子状物质的排出量设为Hm、将通过再生而由过滤器21除去的粒子状物质的量(再生量)设为J的情况下，用于推定捕集量的计算式能够表示为下述的数学式1。

(数学式1)

H1＝Hm-J

该情况下，通过再生而除去的粒子状物质的量、即再生量J能够根据例如从发动机转速N和燃料喷射量F求出的废气的流量、排气温度T、以及在从发动机转速N和燃料喷射量F求出的氮氧化物(NOx)的排出量上结合排气温度T而求出的NO₂转换率的关系来算出。

另一方面，第二图表是基于过滤器21的差压ΔP来推定捕集量的图表。具体而言，第二图表预先通过实验、计算、模拟等来求出例如差压ΔP、废气的流量及第二推定捕集量H2的对应关系，并将该对应关系作为图表进行作成。此外，废气的流量能够从例如发动机转速N和燃料喷射量F而求出。在将由压力传感器24检测出的入口侧的压力设为P1、将由压力传感器25检测出的出口侧的压力设为P2的情况下，过滤器21的差压ΔP由下述的数学式2算出。

(数学式2)

ΔP＝P1-P2

接着，参照图6来进行叙述，再生开始阈值Ht[g/l]是用于判定是否开始再生的推定捕集量H的阈值(再生开始值)。即，再生开始阈值Ht成为当根据上述的第一图表和计算式推定的第一推定捕集量H1、以及/或者根据上述的第二图表推定的第二推定捕集量H2达到再生开始阈值Ht以上时，用于判定为需要再生的判定值。换言之，再生开始阈值Ht是判定被过滤器21捕集的粒子状物质是否达到了该过滤器21的再生处理所需要的捕集量的判定值。因此，再生开始阈值Ht预先基于实验、计算、模拟等设定该值，以便以适当的状态、例如在过滤器21上捕集有足够的粒子状物质的状态进行再生处理。由此，在过滤器21上充分地捕集有粒子状物质时，能够利用再生装置22自动且稳定地进行再生处理。

另一方面，第一再生结束阈值He1[g/l]是当过滤器21的再生如后述的不中断地进行时用于判断是否结束该再生的推定捕集量H的阈值(正常结束值)。即，第一再生结束阈值He1是用于进行如下判定的判定值，在过滤器21的再生在其中途不结束(不中断)地进行时，若根据上述的第一图表和计算式推定的第一推定捕集量H1、以及/或者根据上述的第二图表推定的第二推定捕集量H2达到第一再生结束阈值He1以下，则判定为过滤器21的粒子状物质充分燃烧并被除去。换言之，第一再生结束阈值He1是在过滤器21的再生不中断地正常结束的情况下判定过滤器21的粒子状物质的量是否降低至充分低的残留量的判定值。

在此，就第一再生结束阈值He1而言，例如，设定得越小，越能够使下一次再生为止能够由过滤器21捕集粒子状物质的量多。即，将第一再生结束阈值He1设定得越小，越能够使下一次再生开始为止的间隔长。因此，第一再生结束阈值He1预先基于实验、计算、模拟等来设定该值，以使不中断的正常的再生在适当时(以适当的残留量)结束。

第二再生结束阈值He2[g/l]是在过滤器21的再生被中断、之后再次开始的情况下用于判定是否结束该再次开始的再生的推定捕集量H的阈值(再次开始结束值)。即，第二再生结束阈值He2是用于进行如下判定的判定值，在过滤器21的再生被中断、之后再次开始时，若由上述的第一图表和计算式推定的第一推定捕集量H1、以及/或者根据上述的第二图表推定的第二推定捕集量H2达到第二再生结束阈值He2以下，则判定为结束再次开始的再生。换言之，第二再生结束阈值He2是在结束再次开始的再生的情况下判定过滤器21的粒子状物质的量是否降低至所希望的残留量的判定值。

在此，第二再生结束阈值He2也与第一再生结束阈值He1同样，设定得越小，越能够使下一次再生为止能够由过滤器21捕集的粒子状物质的量多。即，将第二再生结束阈值He2设定得越小，越能够使下一次再生为止的间隔长。但是，若将第二再生结束阈值He2设定得小(例如，设定为与第一再生结束阈值He1相同的值)，则存在再次开始的再生过度持续(再生时间变长)的可能性。

因此，在本实施方式中，第二再生结束阈值(再次开始结束值)He2设置在再生开始阈值(再生开始值)Ht与第一再生结束阈值(正常结束值)He1之间。换言之，第二再生结束阈值He2设定为比第一再生结束阈值He1大而且比再生开始阈值Ht小。第二再生结束阈值He2也预先基于实验、计算、模拟等来设定该值，以使再次开始的再生能够在适当时结束(再生时间不过度变长)。

排气温度阈值Tt是用于判定是否中断再生的排气温度T的阈值。即，在进行过滤器21的再生时，若排气温度T小于预先设定的排气温度阈值Tt，则即使推定捕集量H未达到第一再生结束阈值He1、或者第二再生结束阈值He2以下，也中断该再生。该理由是为了阻止如下情况：即使在排气温度T低的状态下持续再生处理，也不能使粒子状物质充分地燃烧并除去，相对于燃料消耗量因后喷射而增大，成为不进行粒子状物质的燃烧、除去的状态。排气温度阈值Tt例如预先基于实验、计算、模拟等来设定该值，以便在进行再生的基础上成为得到能够允许的效率的排气温度T的边界值。

控制器27按照后述的图4以及图5的处理程序，进行不基于操作员的操作而是自动进行再生的自动再生处理的控制。该情况下，控制器27除了基于被过滤器21捕集的粒子状物质的捕集量来进行再生的开始和结束的处理(控制)，还基于排气温度T来进行再生的中断和再次开始的处理(控制)。

即，控制器27对被过滤器21捕集的粒子状物质的捕集量进行推定(PM运算单元)。该捕集量的推定至少能够基于发动机转速N、燃料喷射量F及排气温度T来进行推定(第一推定单元)。另外，捕集量的推定至少能够基于过滤器21的差压ΔP来进行推定(第二推定单元)。捕集量的推定能够使用第一推定单元和第二推定单元的任一方、或者使用双方来进行。也可以根据运转状况而使用此时精度高的推定单元。并且，也可以使用第一、第二推定单元以外的推定单元来对粒子状物质的捕集量进行推定。

总之，若控制器27将推定的捕集量作为推定捕集量H，则使用该推定捕集量H进行是否开始过滤器21的再生的判定(再生开始判定单元)。具体而言，在推定捕集量H、更具体而言由第一推定单元推定的第一推定捕集量H1和第二推定单元推定的第二推定捕集量H2中的至少任一方达到再生开始阈值Ht以上时，控制器27进行开始过滤器21的再生的判定。接着，控制器27基于再生开始的判定(达到再生开始阈值Ht以上)，例如向燃料喷射装置14输出后喷射的意思的控制信号，开始不经由操作员的操作而是自动进行再生的自动再生处理的控制。

另一方面，控制器27使用推定捕集量H来进行是否结束过滤器21的再生的判定(再生结束判定单元)。例如，在推定捕集量H(第一推定捕集量H1和第二推定捕集量H2中的至少任一方)达到再生结束阈值(第一再生结束阈值He1或者第二再生结束阈值He2)以下时，控制器27进行结束过滤器21的再生的判定。控制器27在判定为结束再生(达到再生结束阈值以下)时，例如向燃料喷射装置14输出结束后喷射的意思的控制信号，结束自动再生处理的控制。

另外，若排气温度T足够高，则进行过滤器21的再生，直到如图6以及图7中用双点划线的特性线31所示，推定捕集量H(第一推定捕集量H1、第二推定捕集量H2)达到第一再生结束阈值He1以下。此外，图6的特性线图表示本实施方式的推定捕集量H和排气温度T的时间变化的一个例子。另一方面，图7的特性线图表示比较例的推定捕集量H和排气温度T的时间变化的一个例子。本实施方式如后文所述成为如下结构，若因排气温度T低而再生在中途结束(中断)，则进行后述的再生再次开始处理。针对于此，比较例成为如下结构，即使因排气温度T低而再生在中途结束(中断)，也不进行本实施方式那样的再生再次开始处理，而是当推定捕集量H达到再生开始阈值Ht以上时开始再生。

在此，例如，在进行轻负载作业的情况、或者发动机10的转速N低的低旋转状态(低速空转状态)持续的情况下，若进行过滤器21的再生，则排气温度T不会充分上升。由此，在中途结束(中断)再生。该理由是因为在排气温度T未充分上升的情况下，存在即使持续再生，也不会充分地进行粒子状物质的燃烧的可能性。但是，该情况下，仅简单地在中途结束再生，在轻负载作业、低旋转状态持续的情况下，作为比较例，如图7中用实线的特性线32所示，再生运转和通常运转以短间隔交替重复。

即，若推定捕集量H达到再生开始阈值Ht，则开始再生，之后，若排气温度T小于排气温度阈值Tt，则在中途结束(中断)再生。另一方面，若推定捕集量H再次达到再生开始阈值Ht，则开始再生。由此，再生运转和通常运转以短间隔重复。若这样的短间隔的再生运转和通常运转长期重复，则存在关系到下述情况的可能性，例如，因后喷射的增大而引起的燃料消耗量的增大、因粒子状物质的燃烧不充分而引起的过堆积、因废气而引起的作业环境的恶化。除此以外，还存在以下可能性，伴随切换通常运转和再生运转时的发动机声音的变化，给操作员带来不快感。并且，存在关系到下述下情况的可能性，伴随后喷射，附着在发动机的缸体内壁面的燃料落入油盘内，燃料混入到发动机油中引起的发动机油的稀释化。

尤其是，在液压挖掘机1中，在液压驱动器(摇摆缸5E、起重臂缸5F、悬臂缸5G、铲斗缸5H、行驶用液压马达、回转用液压马达等)在预定时间持续停止那样的情况下，通过自动空转控制，将发动机10的转速N自动地维持在低旋转状态(低速空转状态)。该情况下，若开始再生，则产生上述那样的的不良状况的可能性变高。

因此，在本实施方式中，控制器27做成如下结构，除了使用排气温度T来进行是否中断过滤器21的再生的判定以外，还进行是否再次开始已中断的再生的判定。即，就控制器27而言，在进行过滤器21的再生期间，若排气温度T小于排气温度阈值Tt，则进行中断过滤器21的再生的判定(再生中断判定单元)。除此以外，就控制器27而言，在中断再生的情况下，若排气温度T达到排气温度阈值Tt以上，则进行再次开始过滤器21的再生的判定(再生再次开始判定单元)。关于这样的包含再生的中断的判定、再生的再次开始的判定的再生处理，使用图4以及图5在后文叙述。

在本实施方式中，如图6中用实线的特性线33所示，通过排气温度T达到排气温度阈值Tt以上而再次开始再生，能够促进被过滤器21捕集的粒子状物质的燃烧、除去。由此，能够抑制如图7中用实线的特性线32所示那样的、再生运转和通常运转长期以短间隔交替重复。而且，结束再次开始的再生的情况下的作为推定捕集量H的阈值的第二再生结束阈值He2设定为比再生不中断地正常结束再生的情况下的作为推定捕集量H的阈值的第一再生结束阈值He1大。因此，即使因轻负载作业、低旋转状态持续而成为排气温度T难以上升的倾向，也能够抑制再次开始后的再生过度持续(再生时间变长)。

第一实施方式的液压挖掘机1具有如上所述的结构，以下对其动作进行说明。

液压挖掘机1的操作员搭乘于上部回转体4的驾驶室8，起动发动机10而对液压泵15进行驱动。由此，来自液压泵15的压力油经由控制阀供给至各种驱动器。在搭乘于驾驶室8的操作员对行驶用的操作杆进行了操作时，能够使下部行驶体2前进或者后退。

另一方面，通过驾驶室8内的操作员对作业用的操作杆进行操作，能够使作业装置5进行仰俯动作来进行土砂的挖掘作业等。该情况下，小型的液压挖掘机1由于上部回转体4的回转半径小，因此即使在例如市区那样狭窄的作业现场，也能够一边对上部回转体4进行回转驱动一边进行侧沟挖掘作业等。

在发动机10运转时，从其排气管12排出作为有害物质的粒子状物质。此时，废气净化装置18能够利用氧化催化剂20对废气中的碳水化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)进行氧化除去。过滤器21对废气中所含的粒子状物质进行捕集。由此，能够通过下游侧的排出口19A将净化后的废气向外部排出。并且，捕集的粒子状物质由再生装置22燃烧并除去，使过滤器21获得再生。

接着，对于利用再生装置22进行的再生处理，使用图4以及图5的流程图进行说明。此外，图4以及图5的处理在对控制器27进行通电期间利用控制器27每隔预定的控制时间(以预定的取样频率)重复实行。

通过附件的通电或者发动机10的起动(点火接通)，从而控制器27起动。通过该起动，若图4的处理动作开始，则在步骤1中，进行粒子状物质的捕集量的推定。该捕集量的推定能够利用例如以下的(a)或者(b)中的至少任一个来进行。

(a).基于发动机10的发动机转速N、从燃料喷射装置14喷射的燃料喷射量F、以及从发动机10排出的废气的排气温度T，对被过滤器21捕集的粒子状物质的捕集量、即第一推定捕集量H1进行推定(算出)。

(b).基于过滤器21的差压ΔP，对被该过滤器21捕集的粒子状物质的捕集量、即第二推定捕集量H2进行推定(算出)。

在此，上述(a)的第一推定捕集量H1能够使用控制器27的存储器27A中所贮存的第一图表和计算式来进行推定。即，使用上述的第一图表从发动机转速N和燃料喷射量F求出每单位时间的排出量，并且对该排出量进行估算，由此求出从运转开始至目前的合计的排出量Hm。具体而言，目前的第一推定捕集量H1能够通过基于上述的数学式1从合计的排出量Hm减去目前为止的由再生处理除去后的再生量J来进行推定。此外，发动机转速N从旋转传感器23读入。燃料喷射量F能够根据例如由设于发动机10的吸气侧的未图示的空气流量计检测的吸入空气量和发动机转速N求出。并且，燃料喷射量F也能够根据例如由控制器27向燃料喷射装置14输出的控制信号(燃料喷射指令)来算出。排气温度T从排气温度传感器26读入。

上述(b)的第二推定捕集量H2能够使用控制器27的存储器27A中所贮存的上述的第二图表来进行推定。即，能够基于使差压ΔP、废气流量与推定捕集量H对应的第二图表，对目前的第二推定捕集量H2进行推定。此外，差压ΔP能够使用上述的数学式2，根据从压力传感器24读入的过滤器21的上游侧的压力P1、和从压力传感器25读入的下游侧的压力P2来进行运算。

在步骤1中，若求出推定捕集量H(第一推定捕集量H1和第二推定捕集量H2中的至少任一个)，则进入步骤2。在步骤2中，进行是否进行自动再生的判定。具体而言，例如，根据推定捕集量H是否为预先设定的再生开始阈值Ht以上，判定是否进行自动再生。在该步骤2中，在判定为“否”、即推定捕集量H比再生开始阈值Ht小的情况下，认为未捕集到过滤器21再生所需要的程度的粒子状物质(过滤器21未堵塞)。该情况下，返回步骤1以前，重复步骤1以后的处理。

另一方面，在步骤2中，在判定为“是”、即推定捕集量H为再生开始阈值Ht以上的情况下，认为被过滤器21捕集到过滤器21再生所需要的程度的粒子状物质。因此，该情况下，进入步骤3。在步骤3中，开始再生。即，在步骤3中，从控制器27向燃料喷射装置14输出后喷射的意思的控制信号。由此，使来自发动机10的排气温度T上升，对由过滤器21捕集的粒子状物质进行燃烧并除去。

在接下来的步骤4中，基于排气温度T来判定是否中断再生。即，若在排气温度T低的状态下持续再生，则因后喷射而燃料消耗量增大，对此，有可能成为没有进行粒子状物质的燃烧、除去的状态。因此，在步骤4中，判定排气温度T是否为排气温度阈值Tt以上。排气温度T从排气温度传感器26读入。

在步骤4中，在判定为“是”、即排气温度T为排气温度阈值Tt以上的情况下，进入步骤5。在步骤5中，与上述的步骤1同样地，进行粒子状物质的捕集量的推定。在接下来的步骤6中，基于在步骤5中求出的推定捕集量H，进行是否结束自动再生的判定。即，在步骤6中，例如，根据推定捕集量H是否为预先设定的第一再生结束阈值He1以下，进行是否结束再生的判定。

在步骤6中，在判定为“否”、即推定捕集量H比第一再生结束阈值He1大的情况下，认为通过再生而燃烧并除去的粒子状物质的量还不充分，换言之，残留于残过滤器21的粒子状物质的量较多。该情况下，返回步骤4以前，重复步骤4以后的处理。

另一方面，在步骤6中，在判定为“是”、即推定捕集量H为第一再生结束阈值He1以下的情况下，认为过滤器21的粒子状物质通过再生而被充分地燃烧并除去。该情况下，进入步骤7。在该步骤7中，结束再生。即，在步骤7中，从控制器27向燃料喷射装置14输出结束后喷射的意思的控制信号。由此，结束再生，经由返回而返回到开始，重复步骤1以后的处理。

另一方面，在步骤4中，在判定为“否”、即排气温度T小于排气温度阈值Tt的情况下，进入步骤8的再生中断再次开始处理。即，该情况下，认为排气温度T低，即使在该状态下持续再生，也不能预料粒子状物质的充分的燃烧。因此，为了进行再生的中断和之后的再次开始，而进入步骤8。

步骤8的再生中断再次开始处理为图5所示的步骤11～步骤17的处理。即，在步骤11中，由于排气温度T小于排气温度阈值Tt，因此中断再生。具体而言，从控制器27向燃料喷射装置14输出中断(暂时结束)后喷射的意思的控制信号。由此，中断再生。

在接下来的步骤12中，基于排气温度T来判定是否再次开始再生。即，在排气温度T变高了时，如果再次开始再生，则能够促进被过滤器21捕集的粒子状物质的燃烧、除去。因此，在步骤12中，判定排气温度T是否为排气温度阈值Tt以上。

在步骤12中，在判定为“否”、即排气温度T小于排气温度阈值Tt的情况下，即使再次开始过滤器21的再生，也不能预料粒子状物质的充分的燃烧，因此在步骤12待机(重复步骤12的处理)。

另一方面，在步骤12中，在判定为“是”、即排气温度T为排气温度阈值Tt以上的情况下，进入步骤13，再次开始再生。即，在步骤13中，从控制器27向燃料喷射装置14输出后喷射的意思的控制信号。由此，对堆积过滤器21的粒子状物质进行燃烧并除去。

在接下来的步骤14中，基于排气温度T来判定是否中断再生。即，若在排气温度T低的状态下持续再次开始的再生，则因后喷射而燃料消耗量增大，对此，有可能成为不进行粒子状物质的燃烧、除去的状态。因此，在步骤14中，与上述的步骤12同样地，判定排气温度T是否为排气温度阈值Tt以上。

在步骤14中，在判定为“是”、即排气温度T为排气温度阈值Tt以上的情况下，进入步骤15。在步骤15中，与上述的步骤1、5同样地，进行粒子状物质的捕集量的推定。在接下来的步骤16中，基于在步骤15中求出的推定捕集量H，进行是否结束再次开始的再生的判定。即，在步骤16中，例如，根据推定捕集量H是否为预先设定的第二再生结束阈值He2以下，来进行是否结束再次开始的再生的判定。

在步骤16中，在判定为“否”、即推定捕集量H比第二再生结束阈值He2大的情况下，认为通过再生而燃烧并除去的粒子状物质的量还不充分，换言之，残留于过滤器21的粒子状物质的量还多。该情况下，返回步骤14以前，重复步骤14以后的处理。

另一方面，在步骤16中，在判定为“是”、即推定捕集量H为第二再生结束阈值He2以下的情况下，认为过滤器21的粒子状物质通过再次开始的再生而被充分地燃烧除去。该情况下，进入步骤17。在该步骤17中，与上述的步骤7同样地结束再生。即，在步骤17中，从控制器27向燃料喷射装置14输出结束后喷射的意思的控制信号。由此，结束再生，经由图5的返回、图4的返回而返回到开始，重复步骤1以后的处理。

另一方面，在步骤14中，在判定为“否”、即排气温度T小于排气温度阈值Tt的情况下，返回步骤11以前。即，认为通过排气温度T达到排气温度阈值Tt以上而再次开始再生，之后，排气温度T小于排气温度阈值Tt，即使持续再次开始的再生，也不能预料粒子状物质的充分的燃烧。因此，返回步骤11以前，重复步骤11以后的处理(再生的中断、再次开始的处理)。

这样，根据第一实施方式，在进行过滤器21的再生期间，若排气温度T小于排气温度阈值Tt，则在步骤4的处理中，进行中断过滤器21的再生的判定，在接下来的步骤8的处理、更具体而言在步骤11的处理中，中断过滤器21的再生。由此，在排气温度T低且不能预料粒子状物质的充分的燃烧时，通过步骤4及其后续的步骤11的处理来中断再生。其结果，能够实现抑制燃料消耗量的增大、燃料混入到发动机油引起的发动机油的稀释化。

另一方面，若通过步骤4及其后续的步骤11的处理中断再生，则下一次再生不会通过过滤器21的粒子状物质的推定捕集量H达到再生开始值Ht以上而开始，而是通过排气温度T达到排气温度阈值Tt以上而再次开始。即，即使排气温度T变低，中断再生，之后，若排气温度T达到排气温度阈值Tt以上，通过步骤12及其后续的步骤13的处理，也再次开始再生。

因此，能够抑制通常运转持续到推定捕集量H达到预先设定的再生开始值Ht以上为止。换言之，即使因排气温度T变低而中断再生，通过利用步骤12及其后续的步骤13的处理而再次开始再生，也能够如图6中用特性线33所示那样，促进被过滤器21捕集的粒子状物质的燃烧、除去。

由此，能够抑制作为比较例而如图7中用特性线32所示的那样的、短间隔的再生运转和通常运转长期重复，能够抑制作业环境恶化、给操作员带来不快感。除此以外，还能够实现燃料消耗量的降低(低燃料消耗)、过堆积的抑制、油稀释的抑制，从而能够提高再生装置22甚至液压挖掘机1的稳定性、可靠性。

根据第一实施方式，根据步骤16的处理、即推定捕集量H是否为第二再生结束阈值He2以下来判定是否结束通过步骤12及其后续的步骤13的处理而再次开始的再生。另一方面，在步骤4中未判定为“否”、即若没有再生的中断地进行再生，则根据步骤6的处理、即推定捕集量H是否为第一再生结束阈值He1以下来判定是否结束该再生。

在此，第二再生结束阈值(再次开始结束值)He2设定于再生开始阈值(再生开始值)Ht与第一再生结束阈值(正常结束值)He1之间。换言之，第二再生结束阈值He2设定为比第一再生结束阈值He1大、而且比再生开始阈值Ht小的值。因此，即使排气温度T因轻负载作业、低旋转状态的待机持续而成为难以上升的倾向，也能够通过步骤12及其后续的步骤13的处理来抑制再次开始的再生过度持续(再生时间变长)。即，与将第二再生结束阈值He2设定为与第一再生结束阈值He1相同的情况相比较，能够提前结束再次开始的再生。由此，从这方面也能够抑制给操作员带来不快感。

此外，在第一实施方式中，图4的步骤1、步骤5、图5的步骤15的处理表示作为本发明的构成要件的PM运算单元的具体例，图4的步骤2的处理表示再生开始判定单元的具体例。并且，图4的步骤4、图5的步骤14的处理表示作为本发明的构成要件的再生中断判定单元的具体例，图5的步骤12的处理表示作为本发明的构成要件的再生再次开始判定单元的具体例。图4的步骤6、图5的步骤16的处理与再生结束判定单元的具体例对应。

接着，图8表示本发明的第二实施方式。第二实施方式的特征在于，再生不是通过后喷射来进行，而是通过将设于发动机的吸气侧的吸气节流阀和设于排气侧的排气节流阀中的至少一方节流阀的流路向节流的方向操作来进行。此外，在第二实施方式中，对于与上述的第一实施方式相同的构成要素标注相同符号，并省略其说明。

图中，符号41是通过使被过滤器21捕集的粒子状物质燃烧来进行该过滤器21的再生的再生装置。再生装置41构成为包含燃料喷射装置14、吸气节流阀42、排气节流阀43、旋转传感器23、压力传感器24、25、排气温度传感器26以及控制器27。在利用该再生装置41来进行再生时，通过将吸气节流阀42和排气节流阀43中的至少一方节流阀的流路向节流的方向操作来对堆积于过滤器21的粒子状物质进行燃烧而除去。

吸气节流阀42设于发动机10的吸气管11侧，该吸气节流阀42构成进行过滤器21的再生的再生装置41。在此，吸气节流阀42根据来自控制器27的控制信号，平时保持为开阀状态(例如，与燃料喷射量F对应的开度、或者全开状态)。另一方面，在进行再生时，吸气节流阀42根据来自控制器27的控制信号，将流路向节流的方向进行操作。

由此，吸气节流阀42以空气和燃料的空燃比成为变浓倾向的方式对吸入空气量进行节流。此时，在发动机10的燃烧室内，通过使空燃比成为变浓倾向的燃料燃烧，从而向排气管12侧排出的废气的温度上升，能够使被过滤器21捕集的粒子状物质燃烧并除去。

排气节流阀43设于发动机10的排气管12侧，该排气节流阀43也构成进行过滤器21的再生的再生装置41。在此，排气节流阀43根据来自控制器27的控制信号，平时保持为全开状态。另一方面，在进行再生时，排气节流阀43根据来自控制器27的控制信号，将流路向节流的方向进行操作，进行减小其开度的节流的控制。

由此，排气节流阀43对流动于排气管12内的废气的流量进行节流而对发动机10施加背压，使发动机10的负载增大。此时，控制器27使发动机10的利用了燃料喷射装置14的燃料喷射量F与上述负载对应地增大。其结果，废气的温度上升，能够使被过滤器21捕集的粒子状物质燃烧并除去。

第二实施方式通过将如上所述的吸气节流阀42和排气节流阀43中的至少一方节流阀的流路向节流的方向操作来进行再生，对于其基本的作用，与上述的第一实施方式没有特别差异。

尤其是，第二实施方式的情况下，由于通过将吸气节流阀42和排气节流阀43中的至少一方节流阀的流路向节流的方向操作来进行再生，因此与利用后喷射来进行再生的情况相比较，能够以低温进行再生。由此，能够提高过滤器21的耐久性。

此外，在上述的各实施方式中，以做成第一推定捕集量H1基于发动机转速N和燃料喷射量F及排气温度T来进行推定的结构的情况为例进行了说明。但是，本发明并不限于此，例如，也可以做成如下结构，不仅使用发动机转速N、燃料喷射量F及排气温度T来进行第一推定捕集量H1的推定，而且还组合使用过滤器等各部的温度、发动机负载等的状态量(表示运转状态的状态量)等来进行第一推定捕集量H1的推定。

在上述的各实施方式中，对废气净化装置18以由氧化催化剂20和过滤器21构成的情况为例进行了说明。但是，本发明并不限于此，例如，也可以做成如下结构，除了氧化催化剂和粒子状物质除去过滤器以外，还组合使用尿素喷射阀、选择性还原催化剂装置等。

并且，在上述的各实施方式中，对废气净化装置18以搭载于小型的液压挖掘机1的情况为例进行了说明。但是，具备本发明的废气净化装置的工程机械并不限于此，例如也可以应用于中型以上的液压挖掘机。另外，也能够广泛应用于具备轮式的下部行驶体的液压挖掘机、轮式装载机、叉式升降车、液压起重机等工程机械。

符号的说明

1—液压挖掘机(工程机械)，2—下部行驶体(车体)，4—上部回转体(车体)，10—发动机，18—废气净化装置，21—过滤器，22、41—再生装置，26—排气温度传感器，27—控制器，H—推定捕集量，Ht—再生开始阈值，He1—第一再生结束阈值，He2—第二再生结束阈值，T—排气温度，Tt—排气温度阈值。

Claims (1)

1.一种工程机械，具备：车体(2、4)；搭载于该车体(2、4)且通过燃料的喷射而被驱动的发动机(10)；具有对从该发动机(10)排出的废气中的粒子状物质进行捕集的过滤器(21)且设置在上述发动机(10)的排气侧的废气净化装置(18)；以及通过使被该废气净化装置(18)的过滤器(21)捕集的粒子状物质燃烧来进行该过滤器(21)的再生的再生装置(22、41)，

其中上述再生装置(22、41)具备：

温度检测器(26)，其对从上述发动机(10)排出的废气的温度(T)进行检测；

PM运算单元，其对被上述过滤器(21)捕集的粒子状物质的捕集量(H)进行推定；

再生开始判定单元，其在由该PM运算单元推定出的推定捕集量(H)达到预先设定的再生开始值(Ht)以上时，进行开始上述过滤器(21)的再生的判定；

再生中断判定单元，其在进行上述过滤器(21)的再生的期间，若由上述温度检测器(26)检测出的排气温度(T)小于预先设定的预定温度(Tt)，则进行中断上述过滤器(21)的再生的判定；

其特征在于，

上述再生装置(22、41)还具备：

再生再次开始判定单元，其在基于该再生中断判定单元的判定而中断上述过滤器(21)的再生的情况下，若上述排气温度(T)达到上述预定温度(Tt)以上，则进行再次开始上述过滤器(21)的再生的判定，

若将上述过滤器(21)的再生不中断地正常结束的情况下由上述PM运算单元推定的推定捕集量(H)设为正常结束值(He1)，将结束基于上述再生再次开始判定单元的判定而再次开始的再生的情况下由上述PM运算单元推定的推定捕集量(H)设为再次开始结束值(He2)，则该再次开始结束值(He2)设定于上述再生开始值(Ht)与上述正常结束值(He1)之间。