JP2011106286A - 作業車両搭載用の排気ガス浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】作業者が運転座席に着座していない場合には、排気ガス浄化装置の再生運転を保留することができる作業車両搭載用の排気ガス浄化システムを提供する。
【解決手段】エンジン５０の排気系に備えられて、内部にＤＰＦ２２を有する排気ガス浄化装置２０と、ＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量が第一設定値を超えた場合に、排気ガス浄化装置２０の再生運転を実行し、その再生運転の実行中に第二設定値よりも小さくなると、排気ガス浄化装置２０の再生運転を停止する制御装置３０と、を備える作業車両搭載用の排気ガス浄化システム１００において、運転座席１５における作業者の着座状態を検出するシートスイッチ１６を備え、制御装置３０は、ＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量が第一設定値を超えた場合に、シートスイッチ１６が作業者の着座を検出しないとき、排気ガス浄化装置２０の再生運転を保留する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ディーゼルエンジンを搭載する作業車両搭載用の排気ガス浄化システムに関し、特に、排気ガス浄化システムにおける再生運転の制御技術に関する。

従来、農用作業車両や建設用作業車両等のディーゼルエンジンに対して設けられた排気ガス浄化装置の再生運転を制御する技術は公知となっている。例えば、特許文献１においては、排気ガス浄化装置に備えたパティキュレートフィルタにおける粒子状物質の捕集量を、排気ガス浄化装置内の入口側と出口側との圧力差（差圧）より算出し、当該捕集量が所定値以上になった場合に、排気ガス浄化装置の再生を行う技術が開示されている。

この技術においては、建設機械（建設用作業車両）による作業の合間に運転室内で休憩する場合等、作業者が運転室内でエンジンをかけたまま、ある一定時間リモコン弁の操作レバーを含む全操作手段の操作を行わない不操作状態が所定時間継続した場合に、排気ガス浄化装置の差圧が設定圧力よりも高いとき、制御装置は、エンジンの回転数を低速アイドル回転数よりも高く、排気ガス浄化装置の再生に適した回転数に変更し、排気ガス浄化装置の強制再生を行うように制御していた。

特開２００９−７９５０１号公報

しかし、特許文献１のような技術においては、作業者が運転室内に所在しない場合、つまり、建設用作業車両において作業が行われず、運転座席に座っていない場合であっても、排気ガス浄化装置の再生が前記捕集量に基づいて行われる。そのため、排気ガス浄化装置の再生の実行時に、エンジンの回転数が変化し、建設用作業車両の周囲に所在する作業者等に当該建設用作業車両の故障や異常回転等の誤解を招くおそれがあった。

そこで、本発明は、作業者が運転座席に着座していない場合には、排気ガス浄化装置の再生運転を保留することができる作業車両搭載用の排気ガス浄化システムを提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、第１の発明に係る作業車両搭載用の排気ガス浄化システムは、エンジンの排気系に備えられて、内部にパティキュレートフィルタを有する排気ガス浄化装置と、前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の捕集量が第一設定値を超えた場合に、前記排気ガス浄化装置の再生運転を実行し、その再生運転の実行中に第二設定値よりも小さくなると、前記排気ガス浄化装置の再生運転を停止する制御装置と、を備える作業車両搭載用の排気ガス浄化システムにおいて、運転座席における作業者の着座状態を検出する着座状態検出手段を備え、前記制御装置は、前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の捕集量が第一設定値を超えた場合に、前記着座状態検出手段が作業者の着座を検出しないとき、前記排気ガス浄化装置の再生運転を保留するものである。

第２の発明に係る作業車両搭載用の排気ガス浄化システムは、第１の発明に係る作業車両搭載用の排気ガス浄化システムにおいて、前記制御装置は、前記排気ガス浄化装置の再生運転を保留した状態において、前記着座状態検出手段が作業者の着座を検出すると、前記排気ガス浄化装置の再生運転の保留を解除し、前記排気ガス浄化装置の再生運転を実行するものである。

第３の発明に係る作業車両搭載用の排気ガス浄化システムは、第１又は第２の発明に係る作業車両搭載用の排気ガス浄化システムにおいて、前記排気ガス浄化装置の再生運転が保留されていることを表示する表示手段を具備するものである。

第４の発明に係る作業車両搭載用の排気ガス浄化システムは、第１から第３のいずれか１つの発明に係る作業車両搭載用の排気ガス浄化システムにおいて、前記排気ガス浄化装置の再生運転の保留回数が設定回数を超えたことを作業者に報知する報知手段を具備するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

第１の発明に係る作業車両搭載用の排気ガス浄化システムにおいては、作業者が運転座席に着座していない場合（作業者の不在時）、排気ガス浄化装置の再生運転が行われない。したがって、排気ガス浄化装置の再生運転に起因するエンジン音の変化がなく、作業車両の周囲に所在する作業者等に作業車両の故障である等の誤解を招くことがない。
また、作業者が運転座席に着座していない場合、車両本体が作業状態ではなく、また、エンジンの回転数が低くなっている。しかし、この場合に、再生運転が自動的に行われて、エンジンの回転数が上昇することがない。したがって、作業車両の燃費の悪化を防止することができる。

第２の発明に係る作業車両搭載用の排気ガス浄化システムにおいては、作業者が運転座席に着座することによって、排気ガス浄化装置の再生運転の保留が解除されて、当該再生運転が実行される。したがって、排気ガス浄化装置の再生運転の保留を解除するための操作が不要であるとともに、保留解除後の再生運転の実行についても操作が不要であることから、作業車両の操作性を向上することができる。

第３の発明に係る作業車両搭載用の排気ガス浄化システムにおいては、排気ガス浄化装置の再生運転が保留されている旨を、作業者が視認することができる。

第４の発明に係る作業車両搭載用の排気ガス浄化システムにおいては、排気ガス浄化装置の再生運転が必要な旨を、作業者が的確に把握することができる。したがって、排気ガス浄化装置がその再生運転が必要な状態で長時間放置されることを阻止することができる。

本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化システムを適用したトラクタの全体的な構成を示した左側面図。 本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化システムの全体的な構成を示す概略図。 本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化システムにおける手動強制再生モード時のフローチャート。 本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化システムにおける着座再生モード時のフローチャート。 本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化システムにおける離座再生モード時のフローチャート。

まず、本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化システムを適用した作業車両であるトラクタ１の全体構成から説明する。
尚、本実施形態においては、作業車両をトラクタとしているが、これは特に限定するものではなく、例えば、農用作業車両である田植機やコンバイン、建設用作業車両であるパワーショベルやホイルローダとすることも可能である。

図１に示すように、トラクタ１においては、機体フレーム２がその長手方向を前後方向として配置されている。機体フレーム２の前部には、エンジン５０が設けられている。エンジン５０は、ボンネット１７によって覆われている。機体フレーム２の後部には、変速装置１１が設けられている。

機体フレームの前部には、左右一対の前輪３・３がフロントアクスルケースを介して支持されている。変速装置１１には、左右一対の後輪４・４がリアアクスルケースを介して支持されている。これらの前輪３・３及び後輪４・４は、動力がエンジン５０から主クラッチや変速装置１１を介して伝達されることによって回転駆動可能とされる。

機体フレーム２の前後中途部及び変速装置１１の上方には、運転操作部１２が配置されている。運転操作部には、運転座席１５、操向ハンドル１４、変速レバー及び作業操作レバー等が設けられている。これらの操向ハンドル１４、運転座席１５、変速レバー及び作業操作レバーなどは、キャビン１３によって覆われている。

運転座席１５は、作業者が着座可能に構成されている。操向ハンドル１４は、運転座席１５の前方に配置されて、作業者によりハンドル軸回りに回転操作可能に構成されている。変速レバーは、運転座席１５の左右一側方に配置されて、作業者により前後方向へ回動操作可能に構成されている。

そして、トラクタ１は、前輪３・３及び後輪４・４の回転駆動に走行し、変速レバーの操作量に応じて変速装置１１の変速比を変更し、走行速度を調整することができるようになっている。また、トラクタ１は、操向ハンドル１４の操作量に応じて左右一対の前輪３・３を操舵し、走行方向を調整することができるようになっている。

また、本実施形態においては、フロントローダ５がトラクタ１の前部に装着されている。フロントローダ５は、機体フレーム２の前部から立設される支柱フレーム６と、該支柱フレーム６に基部側が支持されるリフトアーム７と、該リフトアーム７の先端部に支持されるバケット８と、リフトアーム７と支柱フレーム６の間に介装されてリフトアーム７を回動可能とする油圧シリンダ９と、リフトアーム７とバケット８との間に介装されてバケット８を回動可能とするバケットシリンダ１０等を備えている。

次に、トラクタ１の排気ガス浄化システム１００の全体的な構成について説明する。

トラクタ１の排気ガス浄化システム１００は、排気ガス浄化装置２０と、制御装置３０と、を備える。さらに、排気ガス浄化システム１００は、着座状態検出手段としてのシートスイッチ１６を備えている。

図２に示すように、排気ガス浄化装置２０は、エンジン５０の排気通路５５に設けられている。
エンジン５０においては、吸気マニホールド５１がシリンダヘッド５２の一側に設けられて、燃焼室と吸気弁を介して連通可能とされている。吸気マニホールド５１には吸気通路５３が連通されている。この吸気通路５３には、吸気スロットル４１が設けられている。

吸気スロットル４１は、吸気マニホールド５１への吸気量を調整するものである。吸気スロットル４１は、弁体と、該弁体を回動するモータ等で構成されるアクチュエータとを備えている。吸気スロットル４１は、弁体をアクチュエータにより回動させることで開閉して、吸気通路５３の通路面積を変化させ、その通路面積に応じて吸気マニホールド５１への吸気量を決定することができるように構成されている。

また、エンジン５０において、排気マニホールド５４がシリンダヘッド５２の他側に設けられて、燃焼室と排気弁を介して連通可能とされる。排気マニホールド５４には排気通路５５が連通されている。排気通路５５には排気スロットル４２が設けられている。

排気スロットル４２は、エンジン５０の排気マニホールド５４からの排気量を調整するものである。排気スロットル４２は、弁体と、該弁体を回動するモータ等で構成されるアクチュエータとを備えている。排気スロットル４２は、弁体をアクチュエータにより回動させることで開閉して、排気通路５５の通路面積を変化させ、その通路面積に応じて排気マニホールド５４からの排気量を決定することができるように構成されている。

また、吸気通路５３の吸気スロットル４１よりも吸気の流れの下流側と、排気通路５５の排気スロットル４２よりも排気ガスの流れの上流側との間には、ＥＧＲ装置６０が設けられる。

ＥＧＲ装置６０は、エンジン５０の排気マニホールド５４から排気される排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気に還流させるものである。ＥＧＲ装置６０は、ＥＧＲ通路６１と、ＥＧＲバルブ６２と、ＥＧＲクーラ６３とを備える。

ＥＧＲ通路６１は、ＥＧＲガスが流れる通路である。ＥＧＲ通路６１は、その一端部で排気通路５５又は排気マニホールド５４に接続され、その他端部で吸気通路５３に接続されている。

ＥＧＲバルブ６２は、ＥＧＲガスの流量を調整するバルブである。ＥＧＲバルブ６２は、ＥＧＲ通路６１の中途部に設けられている。ＥＧＲバルブ６２は、弁体と、該弁体を回動するモータ等で構成されるアクチュエータとを備えている。ＥＧＲバルブ６２は、弁体をアクチュエータにより回動させることで開閉して、ＥＧＲ通路６１の通路面積を変化させ、その通路面積に応じてＥＧＲガスの還流量を決定することができるように構成されている。

ＥＧＲクーラ６３は、高温のＥＧＲガスを冷却するものである。ＥＧＲクーラ６３は、ＥＧＲ通路６１の中途部であって、ＥＧＲ通路６１のＥＧＲバルブ６２よりもＥＧＲガスの流れの上流側に設けられている。

排気ガス浄化装置２０は、エンジン５０から排気される排気ガス中に含まれる粒子状物質を除去する装置である。排気ガス浄化装置２０は、酸化触媒２１と、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ ＰＡＲＴＩＣＵＬＡＴＥ ＦＩＬＴＥＲ：ディーゼル・パティキュレート・フィルター）２２と、導通管２３とを備えている。

酸化触媒２１は、排気ガス浄化装置２０内において排気ガスの流れの上流側に設けられ、排気ガスの流れ方向（矢印９０）に格子状（ハニカム状）の通路が形成される図示せぬモノリス担体を有するものである。当該モノリス担体上には、白金やロジウムやパラジウム等の触媒金属が担持される。

ＤＰＦ２２は、排気ガス浄化装置２０内において排気ガスの流れの下流側に設けられる略円筒形のハニカムフィルタである。ＤＰＦ２２は、コージェライトのようなセラミックスからなる多孔質の隔壁で仕切られた多角形断面を有する。ＤＰＦ２２は、当該隔壁により多数の互いに平行に形成された貫通孔の相隣接する入口部と出口部を交互に実質的に封止することにより構成される。ＤＰＦ２２は、ＤＰＦ２２の入口側から導入されたエンジン５０の排気ガスを隔壁による貫通孔を通過させることで、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する。
尚、隔壁に白金等の触媒金属をコーティングして、酸化触媒とＤＰＦ（フィルタ）を一体的に構成することも可能である。

導通管２３は、その一端部を酸化触媒２１よりも排気ガスの流れの上流側に形成された排気ガス浄化装置２０の入口側に接続し、その他端部をＤＰＦ２２よりも排気ガスの流れの下流側に形成された排気ガス浄化装置２０の出口側に接続して、排気ガス浄化装置２０内における入口側と出口側とを連通させる。導通管２３の長手方向中途部には、後述する差圧センサ３１が設けられている。

制御装置３０は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）を含み、トラクタ１に備えられる各装置の制御に加えて、エンジン５０の制御を行う。制御装置３０は、排気ガス浄化システム１００においては、排気ガス浄化装置２０のＤＰＦ２２の再生制御を行う。制御装置３０は、ＣＰＵ等の演算装置や、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置、インターフェイス、バスを備える。記憶装置には、制御プログラムが記憶されている。

制御装置３０には、差圧センサ３１と、エンジン回転数センサ３２と、シートスイッチ１６とが接続されている。制御装置３０には、排気ガス浄化装置２０の再生運転を開始させる図示しない再生スイッチがさらに接続されている。

差圧センサ３１は、排気ガス浄化装置２０内の入口側と出口側との圧力差（差圧）を検出するセンサである。差圧センサ３１により検出される当該差圧は、検出信号として制御装置３０に入力される。
制御装置３０は、差圧センサ３１から入力された検出信号に基づいて、ＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量を算出する。そして、制御装置３０は、算出したＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量と、予め設定した第一設定値とを比較して、排気ガス浄化装置２０の再生運転を行うか否かを判断する。ここでいう「第一設定値」とは、ＤＰＦ２２に粒子状物質が捕集されることにより、ＤＰＦ２２において排気ガスが流通しにくい状態となり、ＤＰＦ２２の再生が必要となる場合のＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量であり、予め設定される。
尚、上記差圧センサ３１の構成は、排気ガス浄化装置２０内の入口側と出口側とにそれぞれ圧力センサを配置して制御装置３０と接続し、両圧力センサから検出される圧力から差圧を演算する構成とすることも可能である。

エンジン回転数センサ３２は、エンジン５０の回転数を検出するセンサである。エンジン回転数センサ３２により検出されるエンジン５０の回転数は、検出信号として制御装置３０に入力される。制御装置３０は、当該検出信号に基づいて、燃料噴射を制御したり、エンジン５０の負荷を演算したりし、適正にエンジン５０を運転できるようにする。

シートスイッチ１６は、運転座席１５における作業者の着座状態を検出する着座状態検出手段である。即ち、シートスイッチ１６は、作業者が運転座席１５に着座しているかどうかを検出する検出手段である。シートスイッチ１６は、運転座席１５の下面側に設けられている。

シートスイッチ１６は、作業者が運転座席１５に着座すると、作業者の体重により「入（ＯＮ）」となり、作業者が運転座席１５に着座していないと「切（ＯＦＦ）」となる。具体的には、作業者が運転座席１５に着座すると、作業者の体重によって運転座席１５が下降し、これによりシートスイッチ１６の接点が閉となってシートスイッチ１６が「入（ＯＮ）」の状態となる。一方、作業者が運転座席１５から離座すると、運転座席１５内の弾性体の付勢力により運転座席１５が元の位置に戻り、これによりシートスイッチ１６の接点が開となってシートスイッチ１６が「切（ＯＦＦ）」の状態となる。

尚、本実施形態においては、着座状態検出手段をシートスイッチ１６としているが、これに限定されるものではなく、近接センサや距離センサ等とすることも可能である。また、運転座席１５における作業者の着座状態を検出する代わりに、運転座席１５に着座している作業者、又は、運転操作部１２に存在する作業者を、赤外線センサ等の人体検知手段で直接検出する構成としても構わない。

また、制御装置３０には、吸気スロットル４１と、排気スロットル４２と、ＥＧＲバルブ６２と、表示手段３３と、報知手段３４と、切替手段３５と、タイマ３６と、が接続されている。
吸気スロットル４１、排気スロットル４２及びＥＧＲバルブ６２は、制御装置３０により制御されて、前述のように開閉する。

表示手段３３は、制御装置３０により制御されて、排気ガス浄化装置２０の再生運転の状態等を表示する手段である。表示手段３３は運転操作部１２に配置されている。表示手段３３としては、例えば、図示せぬ表示パネルに設けられる表示ランプや液晶等が挙げられる。表示手段３３は、排気ガス浄化装置２０の再生運転が必要な場合には、「再生運転必要」の旨を表示する。また、表示手段３３は、排気ガス浄化装置２０が再生運転中の場合には、「再生運転中」の旨を表示する。さらに、表示手段３３は、排気ガス浄化装置２０の再生運転が保留されている場合には、「再生運転保留」の旨を表示するとともに、再生運転の「保留回数」を表示する。

報知手段３４は、制御装置３０により制御されて、排気ガス浄化装置２０の再生運転の保留回数が設定回数を越えた場合に、その旨を作業者に報知する手段である。報知手段３４は運転操作部１２に配置されている。報知手段３４としては、例えば、スピーカやブザー等により構成されるものが挙げられる。報知手段３４は、保留回数が設定回数を越えると、スピーカで音声により報知したり、ブザーを鳴動させたりする。

切替手段３５は、制御装置３０により制御されて、排気ガス浄化装置２０の再生運転のモードを切り替える手段である。切替手段３５は運転操作部１２に配置される。切替手段３５としては、例えば、スイッチやダイヤル等で構成されるものが挙げられる。切替手段３５により切り替えられる排気ガス浄化装置２０の再生運転のモードには、「手動強制再生モード」と、「着座再生モード」と、「離座再生モード」とがある。

「手動強制再生モード」は、手動で強制的に排気ガス浄化装置２０の再生運転を行うことが可能なモードのことである。
制御装置３０が排気ガス浄化装置２０の再生運転が必要であると判断して、その旨を表示手段３３に表示させた場合、作業者は、排気ガス浄化装置２０の再生運転のモードを切替手段３５により「手動強制再生モード」に切り替え、運転操作部１２で前記再生スイッチを操作して、手動で強制的に排気ガス浄化装置２０の再生運転を行うことができる。

「着座再生モード」は、作業者が運転座席１５に着座している場合のみ、排気ガス浄化装置２０の再生運転を行うことが可能なモードである。
制御装置３０が排気ガス浄化装置２０の再生運転が必要であると判断した場合であっても、排気ガス浄化装置２０の再生運転モードを「着座再生モード」に切り替えている時には、作業者が運転座席１５に着座していない状態では、自動的に排気ガス浄化装置２０の再生運転が保留され、作業者が運転座席１５に着座している状態では、自動的に排気ガス浄化装置２０の再生運転が行われる。

「離座再生モード」は、作業者が運転座席１５に着座していない場合のみ排気ガス浄化装置２０の再生運転を行うことが可能なモードである。
制御装置３０が排気ガス浄化装置２０の再生運転が必要であると判断した場合、排気ガス浄化装置２０の再生運転モードを「離座再生モード」に切り替えている時には、作業時等で作業者が運転座席１５に着座している状態では、自動的に排気ガス浄化装置２０の再生運転が保留され、作業者が運転座席１５に着座していない状態では、自動的に排気ガス浄化装置２０の再生運転が行われる。
尚、「離座再生モード」の詳細については後述する。

タイマ３６は、排気ガス浄化装置２０の再生運転の保留時間をカウントするものである。

次に、排気ガス浄化システム１００において、排気ガス浄化装置２０の再生運転が実行又は停止される際の流れについて説明する。

排気ガス浄化システム１００において、排気ガス浄化装置２０の再生運転のモードは、切替手段３５が作業者に手動操作されることによって、所望のモードに切り替えられる。

まず、排気ガス浄化装置２０の再生運転のモードが「手動強制再生モード」の場合について説明する。

制御装置３０は、切替手段３５から排気ガス浄化装置２０の再生運転のモードを取得する。図３に示すように、切替手段３５が「手動強制再生モード」に切り替えられたとき、制御装置３０は、その時点の各種信号を読み込む（Ｓ１）。具体的には、差圧センサ３１から出力される検出信号（排気ガス浄化装置２０の入口側と出口側との差圧についての検出信号）と、エンジン回転数センサ３２から出力される検出信号（エンジン５０の回転数についての検出信号）と、を読み込む。

ステップＳ２において、制御装置３０は、差圧センサ３１から入力される検出信号に基づいて、ＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量を算出する（Ｓ２）。

ステップＳ３において、差圧センサ３１からの検出信号により算出したＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量と、第一設定値とを比較し、ＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量が第一設定値を超えているか否かを判断する（Ｓ３）。

ステップＳ３において、制御装置３０は、ＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量が第一設定値を超えていると判断すると、ステップＳ４において、制御装置３０は、「再生運転必要」である旨を表示手段３３に表示させる（Ｓ４）。具体的には、例えば、制御装置３０は、ランプを点灯させて、排気ガス浄化装置２０の再生運転が必要であることを作業者に認識させる。

表示手段３３により、排気ガス浄化装置２０の再生運転が必要であることを認識した作業者が前記再生スイッチを押すことにより、制御装置３０が排気ガス浄化装置２０の再生運転を開始させる。即ち、ステップＳ５において、作業者の手動操作により強制的に排気ガス浄化装置２０の再生運転を開始する（Ｓ５）。

ステップＳ５において、排気ガス浄化装置２０の再生運転が開始されることにより、ステップＳ６において、表示手段３３の「再生運転必要」の旨の表示（ランプ）が消灯し（Ｓ６）、ステップＳ７において、表示手段３３の「再生運転中」の旨の表示（ランプ）が点灯する（Ｓ７）。

そして、ステップＳ８において、制御装置３０は、エンジン５０の回転数を排気ガス浄化装置２０の再生運転に適した回転数まで上昇させる（Ｓ８）。
ここで、制御装置３０は、排気ガス浄化装置２０の再生運転として、吸気スロットル４１を閉じ側として燃料を不完全燃焼させ、排気スロットル４２を閉じ側として負荷を大きくし、エンジン５０の回転数を所定値上昇させて、排気温度を酸化触媒の活性温度まで上昇させ、燃料噴射時期を調整して、または、後噴射させて、未燃燃料を酸化触媒で酸化させ、捕集した粒子状物質を焼却させることを行う。但し、排気ガス浄化装置２０の再生運転は上記方法に限定するものではない。

ステップＳ９において、制御装置３０は、差圧センサ３１の検出信号を読み込む（Ｓ９）。
ステップＳ１０において、制御装置３０は、差圧センサ３１から入力される検出信号に基づいて、ＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量を算出する（Ｓ１０）。

ステップＳ１１において、差圧センサ３１からの検出信号により算出したＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量と、第二設定値とを比較し、ＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量が第二設定値を超えているか否かを判断する（Ｓ１１）。
ここでいう「第二設定値」とは、ＤＰＦ２２に堆積されたＰＭが殆ど燃焼され、ＤＰＦ２２への排気ガスの流通が容易となる場合のＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量である。「第二設定値」は、排気ガス浄化装置２０の入口側と出口側との差圧から予め算出される値である。

ステップＳ１１において、制御装置３０は、差圧センサ３１からの検出信号より算出されるＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量が第二設定値を超えていると判断した場合（Ｓ１１−Ｎｏ）、引き続き、排気ガス浄化装置２０の再生運転を行う。

一方、ステップＳ１１において、制御装置３０は、差圧センサ３１からの検出信号より算出されるＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量が第二設定値以下であると判断した場合（Ｓ１１−Ｎｏ）、排気ガス浄化装置２０の再生運転が終了したとして表示手段３３の「再生運転中」の旨の表示（ランプ）を消灯させる（Ｓ１２）。そして、吸気スロットル４１及び排気スロットル４２が元の状態（再生運転前の状態）まで開き、エンジン５０の回転数を元の回転数（再生運転前の回転数）まで戻す。こうして、排気ガス浄化装置２０の再生運転が停止する（Ｓ１３）。

尚、排気ガス浄化装置２０の再生運転が必要かどうかの判断は、本実施形態では、排気ガス浄化装置２０の入口側と出口側との差圧から算出されるＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量と、予め設定された第一設定値とを比較して判断しているが、これに限定するものではなく、マップ等を用いて、エンジン５０の回転数と排気圧等で判断することも可能である。

次に、排気ガス浄化装置２０の再生運転のモードが「着座再生モード」の場合について説明する。
図４に示すように、切替手段３５が「着座再生モード」に切り替えられたとき、ステップＳ２１において、制御装置３０は、その時点の各種信号を読み込む（Ｓ２１）。具体的には、制御装置３０は、差圧センサ３１の検出信号と、シートスイッチ１６の検出信号（運転座席１５における作業者の着座状態についての検出信号）と、を読み込む。

ステップＳ２２において、制御装置３０は、差圧センサ３１の検出信号に基づいて、ＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量を算出する（Ｓ２２）。
ステップＳ３３において、算出したＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量が、第一設定値を超えているか否かを判断する（Ｓ２３）。

ステップＳ２３において、ＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量が第一設定値を超えていないと判断した場合（Ｓ２３−Ｎｏ）、ステップＳ２４において、制御装置３０は、保留回数ｎを０（ｎ＝０）として（Ｓ２４）、引き続き、各種信号を読み込む（Ｓ２１）。

一方、ステップＳ２３において、ＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量が第一設定値を超えていると判断した場合（Ｓ２３−Ｙｅｓ）、ステップＳ２５において、制御装置３０は、シートスイッチ１６が「入（ＯＮ）」の状態か否かを判断する（Ｓ２５）。即ち、運転座席１５における作業者の着座状態を判断する。

ステップＳ２５において、シートスイッチ１６が「切（ＯＦＦ）」の状態である、即ち、作業者が運転座席１５に着座していないと判断した場合（Ｓ２５−Ｎｏ）、ステップＳ２６において、制御装置３０は、排気ガス浄化装置２０の再生運転の保留回数ｎが設定回数ｎ０を超えているか否かを判断する（Ｓ２６）。

ステップＳ２６において、排気ガス浄化装置２０の再生運転の保留回数ｎが設定回数ｎ０を超えていないと判断した場合（Ｓ２６−Ｎｏ）、ステップＳ２７において、制御装置３０は、排気ガス浄化装置２０の再生運転を保留し、再生運転を行わない（Ｓ２７）。

そして、ステップＳ２８において、制御装置３０は、排気ガス浄化装置２０の再生運転が保留されている旨を表示手段３３に表示させる（Ｓ２８）。このように、表示手段３３に表示させることで、排気ガス浄化装置２０の再生運転が保留されている旨を、作業者が視認することができる。

さらに、ステップＳ２９において、制御装置３０は、保留回数ｎに１を加える（Ｓ２９）。尚、この時に保留回数を表示手段３３に表示してもよい。

ステップＳ３０において、制御装置３０はタイマ３６を作動させて、タイマ３６のカウントを開始する（Ｓ３０）。
そして、ステップＳ３１において、制御装置３０は、タイマ３６がカウントする時間Ｔが、設定時間Ｔ０を経過したかを判断する（Ｓ３１）。つまり、排気ガス浄化装置２０の再生運転が、設定時間Ｔ０保留される。

ステップＳ３１において、時間Ｔが設定時間Ｔ０を経過したと判断すると（Ｓ３１−Ｙｅｓ）、ステップＳ２５において、制御装置３０は、再度、シートスイッチ１６が「入（ＯＮ）」の状態か否かを判断する（Ｓ２５）。つまり、制御装置３０は、作業者が運転座席１５に着座したか否かを判断する。

一方、ステップＳ２６において、排気ガス浄化装置２０の再生運転の保留回数ｎが設定回数ｎ０を超えていると判断した場合（Ｓ２６−Ｙｅｓ）、ステップＳ３２において、制御装置３０は、排気ガス浄化装置２０の再生運転の保留回数が設定回数ｎ０を越えている旨の警告を作業者に報知手段３４により報知し（Ｓ３２）、ステップＳ２７に進む。このように、当該警告を作業者に報知手段３４により報知することで、排気ガス浄化装置２０の再生運転が必要な旨を、作業者が的確に把握することができる。したがって、排気ガス浄化装置２０がその再生運転が必要な状態で長時間放置されることを阻止することができる。

尚、ステップＳ２５からステップＳ３２までのステップは、ステップＳ２５においてシートスイッチ１６が「切（ＯＦＦ）」の状態（Ｓ２５−Ｎｏ）である限り、繰り返し行われる。

また、ステップＳ２５において、シートスイッチ１６が「入（ＯＮ）」の状態である、即ち、作業者が運転座席１５に着座していると判断した場合（Ｓ２５−Ｙｅｓ）、ステップＳ３３において、制御装置３０は、排気ガス浄化装置２０の再生運転が保留されているか否かを判断する（Ｓ３３）。

ステップＳ３３において、排気ガス浄化装置２０の再生運転が保留されていないと判断した場合（Ｓ３３−Ｎｏ）、ステップＳ３４において、制御装置３０は、排気ガス浄化装置２０の再生運転を行う（Ｓ３４）。

一方、ステップＳ３３において、排気ガス浄化装置２０の再生運転が保留されていると判断した場合（Ｓ３３−Ｙｅｓ）、ステップＳ３５において、制御装置３０は、排気ガス浄化装置２０の再生運転の保留を解除し（Ｓ３５）、ステップＳ３４において、排気ガス浄化装置２０の再生運転を行う（Ｓ３４）。

尚、排気ガス浄化装置２０の再生運転の開始から停止まで（ステップＳ３４、及びステップＳ３６からステップＳ３８まで）については、「手動強制再生モード」の場合（ステップＳ５からステップＳ１３まで）と同様のため、説明を省略する。

このように、シートスイッチ１６が「切（ＯＦＦ）」の状態にある場合、即ち、作業者が運転座席１５に着座していない場合には、排気ガス浄化装置２０の再生運転が必要な場合であっても保留される。したがって、作業者がトラクタ１（車両本体）から離れているときに、排気ガス浄化装置２０が再生運転状態となってエンジン５０の回転数が上昇することがない。そのため、排気ガス浄化装置の再生運転に起因するエンジン音の変化がなく、トラクタ１の周囲に所在する作業者等にトラクタ１の故障である等の誤解を招くことがない。

また、作業者が運転座席１５に着座していない場合に、トラクタ１が作業状態ではなく、また、エンジン５０の回転数が低くなっているとき（アイドリング回転や低負荷運転状態のとき）、排気ガス浄化装置２０の再生運転が自動的に行われて、エンジン５０の回転数が上昇し、燃料が無駄に消費されることがなくなり、燃費の悪化を防止することができる。

さらに、作業者が運転座席１５に着座することによって、排気ガス浄化装置２０の再生運転の保留が解除され、自動的に排気ガス浄化装置２０の再生運転が実行されることから、排気ガス浄化装置２０の再生運転の保留を解除するための操作が不要であるとともに、保留解除後の再生運転の実行についても操作が不要である。

尚、排気ガス浄化装置２０の再生運転のモードが「着座再生モード」の場合であっても、別途保留スイッチ及び保留解除スイッチを設けることで、排気ガス浄化装置２０の再生運転を強制的に保留したり、当該保留を解除したりすることができる。具体的には、「着座再生モード」の場合、エンジン５０が低負荷の状態で作業を行っているとき、作業者が運転座席１５に着座している状態では、排気ガス浄化装置２０の再生運転が行われる。このような場合、エンジン５０の回転数を排気ガス浄化装置２０の再生運転に適した回転数まで増加させたくないことがある。そのため、手動で保留スイッチを操作することで排気ガス浄化装置２０の再生運転を保留し、作業が終了したときに保留解除スイッチを操作することで保留を解除し、排気ガス浄化装置２０の再生運転を行う。

次に、排気ガス浄化装置２０の再生運転のモードが「離座再生モード」の場合について説明する。

「離座再生モード」は、エンジン５０の回転数が低回転となる作業、又は、排気ガス浄化装置２０の再生運転に適したエンジン５０の回転数まで上昇することが少ない作業を行う場合等に、その作業が終了した時やその作業を中断した時等に、排気ガス浄化装置２０の再生運転を行うモードである。

エンジン５０が主に高負荷状態又は高回転状態となる作業がトラクタ１において行われる場合、エンジン５０から排気される排気ガスによって排気ガス浄化装置２０の温度も高くなって、作業中に粒子状物質が燃焼されるため、排気ガス浄化装置２０の再生運転を行う必要はない。

しかし、ローダ作業時や牽引作業時のように、エンジン５０が高負荷の状態となる時間が短い作業がトラクタ１において行われる場合、エンジン５０から排気される排気ガスの温度は比較的低温となる。そのため、エンジン５０の回転数が上昇しないと、排気ガス浄化装置２０の酸化触媒２１の温度も上昇しないため粒子状物質を十分に燃焼させることができず、別途排気ガス浄化装置２０の再生運転が必要となる。

また、エンジン５０が低負荷の状態で作業を行っている場合に、自動的に排気ガス浄化装置２０の再生運転が開始されると、エンジン５０の回転数が急に上昇するために、トラクタ１の作業速度が急に速くなったり、走行速度が急に速くなったりして、実作業に支障をきたすことになる。

そこで、低負荷作業時や負荷パターンが均一でない作業の途中等では、排気ガス浄化装置２０の再生運転がされないように切替手段３５を「離座再生モード」に切り替えておき、上記作業が終了し、又は中断して、作業者が運転座席１５を離れた非作業時に、排気ガス浄化装置２０の再生運転が自動的に行われるようにしている。

図５に示すように、切替手段３５が「離座再生モード」に切り替えられたとき、ステップＳ４１において、制御装置３０は、その時点の各種信号を読み込む（Ｓ４１）。具体的には、差圧センサ３１から出力される検出信号と、シートスイッチ１６から出力される検出信号と、エンジン回転数センサ３２から出力される検出信号とを読み込む。

ステップＳ４２において、制御装置３０は、差圧センサ３１の検出信号に基づいて、ＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量を算出する（Ｓ４２）。
ステップＳ４３において、算出したＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量が第一設定値を超えているか否かを判断する（Ｓ４３）。

ステップＳ４３において、ＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量が第一設定値を超えていないと判断した場合（Ｓ４３−Ｎｏ）、ステップＳ４４において、制御装置３０は、保留回数ｎを０（ｎ＝０）として（Ｓ４４）、引き続き、各種信号を読み込む（Ｓ４１）。

一方、ステップＳ２３において、ＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量が第一設定値を超えていると判断した場合（Ｓ４３−Ｙｅｓ）、ステップＳ４５において、制御装置３０は、シートスイッチ１６が「入（ＯＮ）」の状態か否かを判断する（Ｓ４５）即ち、運転座席１５における作業者の着座状態を判断する。

ステップＳ４５において、シートスイッチ１６が「入（ＯＮ）」の状態である、即ち、作業者が運転座席１５に着座している、と制御装置３０が判断した場合（Ｓ４５−Ｙｅｓ）、ステップＳ４６において、制御装置３０は、排気ガス浄化装置２０の再生運転の保留回数ｎが設定回数ｎ０を超えているか否かを判断する（Ｓ４６）。

ステップＳ４６において、排気ガス浄化装置２０の再生運転の保留回数ｎが所定回数ｎ０を超えていないと判断した場合（Ｓ４６−Ｎｏ）、ステップＳ４７において、制御装置３０は、排気ガス浄化装置２０の再生運転を保留し、再生運転を行わない（Ｓ４７）。

そして、ステップＳ４８において、制御装置３０は、排気ガス浄化装置２０の再生運転が保留されている旨を表示手段３３表示に表示させる（Ｓ４８）。さらに、ステップＳ４９において、制御装置３０は、保留回数ｎに１を加える（Ｓ４９）。尚、この時、保留回数を表示手段３３に表示してもよい。

ステップＳ５０において、制御装置３０はタイマ３６を作動させて、タイマ３６のカウントを開始する（Ｓ５０）。
そして、ステップＳ５１において、制御装置３０は、タイマ３６がカウントする時間Ｔが設定時間Ｔ０を経過したかを判断する（Ｓ５１）。つまり、排気ガス浄化装置２０の再生運転が設定時間Ｔ０保留される。

ステップＳ５１において、時間Ｔが設定時間Ｔ０を経過したと判断すると（Ｓ５１−Ｙｅｓ）、ステップＳ４５において、制御装置３０は、再度、シートスイッチ１６が「入（ＯＮ）」の状態か否かを判断する（Ｓ４５）。つまり、作業者が運転座席１５に着座したか否かを判断する。

一方、ステップＳ４６において、排気ガス浄化装置２０の再生運転の保留回数ｎが設定回数ｎ０を超えていると判断した場合（Ｓ４６−Ｙｅｓ）、ステップＳ５２において、制御装置３０は、排気ガス浄化装置２０の再生運転の保留回数が設定回数ｎ０を越えている旨の警告を作業者に報知手段３４により報知し（Ｓ５２）、ステップＳ４７に進む。

尚、ステップＳ４５からステップＳ５２までのステップは、ステップＳ４５においてシートスイッチ１６が「入（ＯＮ）」の状態（Ｓ４５−Ｙｅｓ）である限り、繰り返し行われる。

また、ステップＳ４５において、シートスイッチ１６が「切（ＯＦＦ）」の状態である、即ち、作業者が運転座席１５に着座していないと判断した場合（Ｓ４５−Ｎｏ）、ステップＳ５３において、制御装置３０は、トラクタ１を使用不能とするとともに、走行も不能とする（Ｓ５３）。具体的には、前記主クラッチをＯＦＦの状態に保持したり、前記作業操作レバー及び前記変速レバーをニュートラル位置にロックしたり、前記作業操作レバーを操作しても対応する装置が作動しないようにしたりする。また、前記変速レバーを操作しても変速装置１１がニュートラル位置に保持され変速できないようにしたりする。

そして、ステップＳ５４において、制御装置３０は排気ガス浄化装置２０の再生運転が保留されているか否かを判断する（Ｓ５４）。

ステップＳ５４において、排気ガス浄化装置２０の再生運転が保留されていないと判断した場合（Ｓ５４−Ｎｏ）、ステップＳ５５において、制御装置３０は、排気ガス浄化装置２０の再生運転を行う（Ｓ５５）。

一方、ステップＳ５４において、排気ガス浄化装置２０の再生運転が保留されていると判断した場合（Ｓ５４−Ｙｅｓ）、ステップＳ５６において、制御装置３０は、排気ガス浄化装置２０の再生運転の保留を解除し（Ｓ５６）、ステップＳ５５において、排気ガス浄化装置２０の再生運転を行う（Ｓ５５）。

尚、排気ガス浄化装置２０の再生運転の開始から停止まで（ステップＳ５５、及びステップＳ５７からステップＳ５９まで）については、「手動強制再生モード」の場合（ステップＳ５からステップＳ１３まで）と同様のため、説明を省略する。

このように、離座再生モードにおいては、制御装置３０は、ステップＳ４５において、運転座席１５における作業者の着座状態を判断する。そして、制御装置３０は、作業者が運転座席１５に着座していないと判断した場合には、さらに、ステップＳ５３において、トラクタ１（車両本体）を使用不能及び走行不能としてから、排気ガス浄化装置２０の再生運転を行う。そのため、トラクタ１（車両本体）の作業中に、突然、排気ガス浄化装置２０の再生運転が行われることがない。したがって、実作業によってエンジン５０の負荷パターンが不均一な時に排気ガス浄化装置２０の再生運転を行うことを防止でき、トラクタ１における作業効率を向上させることができる。

以上の構成において、切替手段３５は、トラクタ１における作業の種類によって切り替えるように構成することもできる。具体的には、「離座再生モード」の代わりに、トラクタ１における作業の種類によるモードを設定して、各モードに切り替えるように構成することもできる。例えば、ローダ作業や牽引作業等では、作業時にエンジン５０の負荷の変化が大きいため、作業終了後や中断時に排気ガス浄化装置２０の再生運転を行う「離座再生モード」の代わりに「ローダモード」とし、「離座再生モード」と同様の排気ガス浄化装置２０の再生運転の制御を行う。

１ トラクタ（作業車両）
１５ 運転座席
１６ シートスイッチ（着座状態検出手段）
２０ 排気ガス浄化装置
２２ ＤＰＦ（パティキュレートフィルタ）
３０ 制御装置
３３ 表示手段
３４ 報知手段
５０ エンジン
１００ 排気ガス浄化システム

Claims (4)

1. エンジンの排気系に備えられて、内部にパティキュレートフィルタを有する排気ガス浄化装置と、前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の捕集量が第一設定値を超えた場合に、前記排気ガス浄化装置の再生運転を実行し、その再生運転の実行中に第二設定値よりも小さくなると、前記排気ガス浄化装置の再生運転を停止する制御装置と、を備える作業車両搭載用の排気ガス浄化システムにおいて、
   運転座席における作業者の着座状態を検出する着座状態検出手段を備え、
   前記制御装置は、前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の捕集量が第一設定値を超えた場合に、前記着座状態検出手段が作業者の着座を検出しないとき、前記排気ガス浄化装置の再生運転を保留する作業車両搭載用の排気ガス浄化システム。
2. 前記制御装置は、前記排気ガス浄化装置の再生運転を保留した状態において、前記着座状態検出手段が作業者の着座を検出すると、前記排気ガス浄化装置の再生運転の保留を解除し、前記排気ガス浄化装置の再生運転を実行する請求項１に記載の作業車両搭載用の排気ガス浄化システム。
3. 前記排気ガス浄化装置の再生運転が保留されていることを表示する表示手段を具備する請求項１又は請求項２に記載の作業車両搭載用の排気ガス浄化システム。
4. 前記排気ガス浄化装置の再生運転の保留回数が設定回数を超えたことを作業者に報知する報知手段を具備する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の作業車両搭載用の排気ガス浄化システム。

Images