JP2012047107A - 作業車両の排気ガス浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】油圧ショベル等の作業車両において、不必要な昇温アシストを回避できるとともに、作業再開時の操作性悪化を防止できる排気ガス浄化システムを提供する。
【解決手段】自動再生中に、ゲートロックレバー５がロック入り状態にあり、作業を行わない場合、排気温度検出装置３７により検出した排気ガス温度が閾値未満であると、昇温アシストが開始される。最小エンジン出力ＰＳ１（ポンプ吐出圧Ｐ１・ポンプ吐出流量Ｑ１）からエンジン出力ＰＳ２（ポンプ吐出圧Ｐ２・ポンプ吐出流量Ｑ２）にして、エンジン１に油圧的な負荷をかけることにより、排気ガス温度が上昇する。再生中に作業を再開するとき、オペレータがゲートロックレバー５を第１位置Ａに下げ操作すると、最小エンジン出力ＰＳ１（ポンプ吐出圧Ｐ１・ポンプ吐出流量Ｑ１）に戻り、昇温アシストは停止される。昇温アシストが停止されても、自動再生は継続する。
【選択図】図1

Description

本発明は作業車両の排気ガス浄化システムに係わり、特に、フィルタにより排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集して排気ガスを浄化するとともに、適宜フィルタに捕集した粒子状物質を焼却除去し、フィルタを再生させる作業車両の排気ガス浄化システムに関する。

油圧ショベル等の作業車両はその駆動源としてディーゼルエンジンを搭載しているが、このディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（ＰＭ：パティキュレート・マター：以下ＰＭとする）の排出量は、ＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣ等とともに年々規制が強化されてきている。このような規制に対して、ＰＭをディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter ）と呼ばれるフィルタで捕集して、外部へ排出されるＰＭの量を低減する排気ガス浄化システムが知られている。この排気ガス浄化システムでは、フィルタのＰＭ補足量が増加してくるとフィルタは目詰まりを起こしてゆき、そのことによりエンジンの排圧が上昇し、燃費の悪化等を誘発するため、フィルタに捕集したＰＭを適宜燃焼してフィルタの目詰まりを除去し、フィルタを再生している。

フィルタの再生は、通常、酸化触媒を用いることにより行われる。酸化触媒はフィルタの上流側に配置される場合と、フィルタに直接担持される場合と、その両方の場合とがあるが、いずれの場合も酸化触媒を活性化するためには、排気ガスの温度が酸化触媒の活性温度よりも高くなければならず、そのために排気ガス温度を強制的に酸化触媒の活性温度よりも高い、再生に適切な設定温度（閾値）以上に上昇させる強制再生と呼ばれる技術がある。この強制再生には、エンジンの筒内主噴射後の膨張行程において燃料を噴射する副噴射（後噴射）を行って排気ガスを昇温する手法、排気管に設けた再生用燃料噴射装置により排気管を流れる排気ガス中に燃料を噴射して排気ガスを昇温する手法等がある。

また、フィルタの強制再生にはオペレータの操作入力により再生を開始する手動再生と、自動的に再生を開始する自動再生とがある。手動再生は以下のように行われる。まず、フィルタのＰＭ堆積量（蓄積量）を推定し、そのＰＭ堆積量が予め設定したＰＭの蓄積限界値に到達すると、手動再生を行う旨をオペレータに警告する。オペレータが手動再生スイッチを操作すると、再生が開始する。特許文献１には、手動再生に係る技術が開示されている。一方、ＰＭ堆積量が蓄積限界値に到達するか、予め設定した所定時間が経過すると、自動再生が行われる。特許文献２には、自動再生に係る技術が開示されている。手動再生、自動再生とも、ＰＭ堆積量は、フィルタの前後差圧を検出し、この差圧の検出値に基づいて演算することにより求めるのが一般的である。

ところで、エンジン出力と排気ガス温度とは密接な関係があり、エンジン出力が低下すると排気ガス温度も低下する。排気ガス温度自体が低い場合、強制再生をおこなっても、充分に昇温できず良好な再生がおこなわれない可能性もある。このような課題に対し、特許文献３には昇温アシスト手段を付加した排気ガス浄化システムが提案されている。

この排気ガス浄化システムは、操作レバーの中立検出装置を設け、中立位置を検出すると昇温アシストを開始し、中立位置から切換えられた操作位置を検出すると、昇温アシストを停止する。この昇温アシスト手段は、油圧ポンプの吐出圧と吐出流量とを調整してポンプ出力を上昇させ、エンジン出力を上昇させることで、排気ガス温度を上昇させている。

国際公開第ＷＯ２００９／０６０７１９号公報 特開２００９−７９５００号公報 特開平７−１６６８４０号公報

上述したように、従来技術にかかる排気ガス浄化システムは、操作レバーの中立位置に基づき、昇温アシストを開始しており、以下のような課題(第１)があった。

例えば、油圧ショベルにおいて、操作レバーを介してフロント作業機による作業をすれば、エンジン出力は上昇し、排気ガス温度も上昇する。一方、操作レバーを中立にすればエンジン出力は低下するが、排気ガス温度が直ちに低下するものではない。排気ガス温度は徐々に低下するが、操作レバーを再度操作して作業を再開すれば、エンジン出力は上昇し、排気ガス温度も再度上昇する。すなわち、作業中一時的に、操作レバーを中立にしたからといって、常に昇温アシストをする必要はない。

不必要に昇温アシストをすると、異常上昇によるフィルタの溶損を引き起こす可能性がある。また、省エネルギーの観点からも好ましくない。

また、従来技術にかかる排気ガス浄化システムは、操作レバーの操作位置に基づき、昇温アシストを停止しており、以下のような課題(第２)があった。

通常時は、操作レバーを中立とすると、エンジンアイドルとなり、省エネルギーの観点から、エンジン出力ＰＳmin(ポンプ吐出圧Ｐ１・ポンプ吐出流量Ｑ１)としているが、再生時は、操作レバーを中立とすると、昇温アシストのため、エンジン出力ＰＳmax(ポンプ吐出圧Ｐ２（＞Ｐ１）・ポンプ吐出流量Ｑ２（＞Ｑ１）)としている。そして、操作レバーを中立位置から操作位置に切換えると、ポンプ吐出圧Ｐ１・ポンプ吐出流量Ｑ１になるように調整し、エンジン出力ＰＳminとなるようにする。これにより昇温アシストが停止される。

このとき、ポンプの吐出圧は圧力制御弁の切換制御により調整され、ポンプの吐出流量はレギュレータの傾転制御により調整される。制御指令が入力されてから圧力制御弁やレギュレータが作動するまでに応答時間が発生する。すなわち、Ｐ２→Ｐ１、Ｑ２→Ｑ１となるように制御指令をしても、直ちにＰ１、Ｑ１とならず、Ｐ１より高い吐出圧およびＱ１より多い吐出流量が一定時間保持される。

昇温アシストが完全に停止されていない状態で、操作レバーを介して微操作作業をおこなおうとする場合、オペレータが意図するよりもフロント作業機が駆動する可能性があり、操作性が損なわれる。更にフロント作業機による作業をすれば、エンジンに対し急激で過大な負荷がかかり、エンジン回転数の急激な低下（ラグダウン）が生じ、操作性が著しく損なわれる。

このように、従来技術にかかる排気ガス浄化システムは、不必要な昇温アシストに係る課題（第１）と、作業再開時の操作性悪化に係る課題（第２）があった。

本発明の目的は、不必要な昇温アシストを回避できるとともに、作業再開時の操作性悪化を防止できる排気ガス浄化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、前記エンジンの動力により駆動される被駆動体と、前記被駆動体の動作を指令する操作手段と、前記被駆動体の動作を停止する動作停止手段と、を有する作業車両に備えられ、前記エンジンの排気系に配置され、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのフィルタを含むフィルタ装置と、前記排気ガスの温度を上昇させ、前記フィルタに堆積した粒子状物質を焼却除去する再生装置と、前記再生装置の作動の開始と停止を制御する再生制御装置とを備えた作業車両の排気ガス浄化システムにおいて、前記再生装置の昇温をアシストする昇温アシスト手段を更に備え、前記再生制御装置は、前記再生装置の作動中に、前記被駆動体の動作を停止するように前記動作停止手段が操作されたとき、前記昇温アシスト手段の作動を開始させる。

被駆動体の動作を停止するように動作停止手段が操作されたときは、エンジン出力が低下している時間が長くなる。エンジン出力が低下すると排気ガス温度も徐々に低下し、閾値（再生に適切な設定温度）未満となる可能性が高い。つまり、必要な場合にのみ、昇温アシストを開始することにより、不必要な昇温アシストを回避できる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記排気ガスの温度を検出する排気温度検出装置を更に備え、前記再生制御装置は、前記再生装置の作動中に、前記被駆動体の動作を停止するように前記動作停止手段が操作され、前記排気温度検出装置が閾値未満の温度を検出したとき、前記昇温アシスト手段の作動を開始させる。

このように、排気ガス温度が閾値未満のときのみ昇温アシストを開始することにより、更に不必要な昇温アシストを回避できる。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記再生制御装置は、前記被駆動体の動作停止を解除するように前記動作停止手段が操作されたとき、前記昇温アシスト手段の作動を停止させる。

オペレータが被駆動体の動作停止を解除するように動作停止手段を操作して被駆動体を動作可能としてから、操作手段を操作して被駆動体を駆動し作業を再開するまでに、ある程度の時間が発生する。この時間は、昇温アシスト停止指令からアシスト手段の作動が停止するまでの応答時間より長く、作業再開時にはアシスト手段の作動は確実に停止している。これにより、作業再開時の操作性悪化を防止できる。

（４）上記（１）において、好ましくは、前記作業車両は、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプを有し、前記昇温アシスト手段は、前記油圧ポンプの吐出圧と吐出流量の少なくともいずれか一方を調整し、前記エンジンに油圧的な負荷をかける。

（５）上記（１）において、好ましくは、前記作業車両は前記エンジンを制御するエンジン制御装置を備え、前記昇温アシスト手段は、前記再生装置の作動中に、エンジンの回転数をアイドル回転数より高い所定回転数になるように、前記エンジン制御装置に指令する。

（４）（５）の構成により、エンジン出力は上昇し、昇温アシスト手段は再生時の排気ガスの昇温をアシストすることができる。

（６）上記（１）において、好ましくは、前記動作停止手段は、前記被駆動体の動作を可能とする第１位置と前記被駆動体の動作を不能とする第２位置とに選択的に操作されるゲートロックレバーである。

（７）上記（１）において、好ましくは、前記動作停止手段は、作業車両の駐車時に走行を制動するように操作される駐車用ブレーキである。

（８）上記（１）において、好ましくは、前記動作停止手段は、前進位置と中立位置と後進位置とに選択的に切換られるシフトレバーである。

ゲートロックレバー、駐車用ブレーキ、シフトレバーなどの動作停止手段を操作することにより被駆動体（例えばフロント作業機や走行系）の動作を停止することができる。

本発明によれば、不必要な昇温アシストを回避できるとともに、作業再開時の操作性悪化を防止できる。

排気ガス浄化システムの全体構成を示す図である（第１実施形態）。 油圧ショベルに搭載される油圧駆動装置を示す図である。 油圧ショベルの外観を示す図である。 コントローラの機能ブロックを示す図である。 昇温アシスト制御の処理内容を示すフローチャートである。 油圧ポンプの吐出圧・吐出流量とエンジンの出力との関係を示す図である。 排気ガス温度の時間経過の一例を示す図である。 排気ガス浄化システムの全体構成を示す図である（変形例）。 ホイールローダの外観を示す図である（第３実施形態）。 コントローラの機能ブロックを示す図である。 昇温アシスト制御の処理内容を示すフローチャートである。 昇温アシスト制御の処理内容を示すフローチャートである。

<第１実施形態>
〜構成〜
以下、本発明の第１実施形態を図面を用いて説明する。

図１は本発明の本実施形態に係わる作業車両の排気ガス浄化システムの全体構成を示す図である。図１において、作業車両（例えば油圧ショベル）はディーゼルエンジン１を搭載しており、このエンジン１は電子式の燃料噴射制御装置である電子ガバナ１ａを備えている。エンジン１の目標回転数はエンジンコントロールダイヤル２により指令され、エンジン１の実回転数は回転数検出装置３により検出される。エンジンコントロールダイヤル２の指令信号及び回転数検出装置３の検出信号はコントローラ４に入力され、コントローラ４はその指令信号（目標回転数）と検出信号（実回転数）とに基づいて電子ガバナ１ａを制御し、エンジン１の回転数とトルクを制御する。

油圧ショベルには、運転席１０８の左前側にゲートロックレバー５が設けられている。ゲートロックレバー５は運転席１０８の入り口を制限する下げ位置である第１位置Ａと運転席１０８の入り口を開放する上げ位置である第２位置Ｂとに選択的に操作可能である。

排気ガス浄化システムは、エンジン１の排気系を構成する排気管３１に配置され、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタ３２及びフィルタ３２の上流側に配置された酸化触媒３３を含むＤＰＦ装置３４と、ゲートロックレバー５の操作位置を検出する位置検出装置３５と、フィルタ３２の上流側と下流側の前後差圧（フィルタ３２の圧力損失）を検出する差圧検出装置３６と、フィルタの上流側に設置され、排気ガスの温度を検出する排気温度検出装置３７と、手動再生を指令する再生スイッチ３８と、排気管３１のエンジン１とＤＰＦ装置３４との間に設けられ排気ガスの温度を上昇させる再生用燃料噴射装置３９とを備えている。酸化触媒３３と再生用燃料噴射装置３９はフィルタ３２に堆積したＰＭ（粒子状物質）を焼却除去し、フィルタ３２を再生する再生装置を構成する。

図２は、作業車両（例えば油圧ショベル）に搭載される油圧駆動装置を示す図である。油圧駆動装置は、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１１及び固定容量型のパイロットポンプ１２と、油圧ポンプ１１から吐出される圧油によって駆動される油圧モータ１３及び油圧シリンダ１４，１５を含む複数の油圧アクチュエータと、油圧ポンプ１１から油圧モータ１３及び油圧シリンダ１４，１５に供給される圧油の流れ（流量と方向）を制御するパイロット操作式の流量制御弁１７〜１９を含む複数の流量制御弁と、パイロットポンプ１２から吐出される圧油の圧力を一定に保ち、パイロット油圧源２０を形成するパイロットリリーフ弁２１と、メインの油圧ポンプ１１の吐出圧力の上限を規定するメインリリーフ弁２２と、流量制御弁１７〜１９を直列に接続するセンターバイパスラインの下流側に設けられた制御弁３０と、パイロット油圧原２０の下流側に接続され、油圧ショベルの運転席入り口に設けられたゲートロックレバー５の開閉状況によってＯＮ／ＯＦＦ制御される電磁切換弁２３と、電磁切換弁２３の下流側のパイロット油路２４に接続され、パイロット油圧源２０の油圧を元圧として流量制御弁１７〜１９を操作するための制御パイロット圧ａ〜ｆを生成するリモコン弁２５，２６，２７とを備えている。

リモコン弁２５，２６，２７は運転席１０８の左右に設けられた左右の操作レバー２８，２９により操作されるものである。操作レバー２８，２９は、それぞれ、十字方向に操作可能であり、操作レバー２８を十字の一方向に操作するとリモコン弁２５が操作され、操作レバー２８を十字の他方向に操作するとリモコン弁２７が操作され、操作レバー２９を十字の一方向に操作するとリモコン弁２６が操作され、操作レバー２９を十字の他方向に操作すると図示しないリモコン弁が操作される。また、操作レバー２８を十字の一方向に操作するとき、中立位置から一方向に操作するとリモコン弁２５は制御パイロット圧ａを生成し、中立位置から反対方向に操作するとリモコン弁２５は制御パイロット圧ｂを生成する。制御パイロット圧ａ，ｂは、それぞれのパイロットライン２５ａ，２５ｂを介して流量制御弁１７の対応する受圧部に導かれ、これにより流量制御弁１７が中立位置から切り換えられる。

同様に、操作レバー２８を十字の他方向に操作するとき、中立位置から一方向に操作するとリモコン弁２７は制御パイロット圧ｅを生成し、中立位置から反対方向に操作するとリモコン弁２７は制御パイロット圧ｆを生成し、制御パイロット圧ｅ，ｆは、それぞれのパイロットライン２７ａ，２７ｂを介して流量制御弁１９の対応する受圧部に導かれ、これにより流量制御弁１９が中立位置から切り換えられる。操作レバー２９を十字の一方向に操作するとき、中立位置から一方向に操作すると制御パイロット圧ｃを生成し、中立位置から反対方向に操作すると制御パイロット圧ｄを生成し、制御パイロット圧ｃ，ｄは、それぞれのパイロットライン２６ａ，２６ｂを介して流量制御弁１８の対応する受圧部に導かれ、これにより流量制御弁１８が中立位置から切り換えられる。

制御パイロット圧ａ〜ｆはゲートロックレバー５の位置に基づき連通・遮断される。

ゲートロックレバー５が第１位置Ａにあるときは電磁切換弁２３のソレノイドを励磁して電磁切換弁２３を図示の位置から切り換え、パイロット油圧源２０の圧力をリモコン弁２５，２６，２７に導き、これによりリモコン弁２５，２６，２７による流量制御弁１７〜１９の操作を可能とする。ゲートロックレバー５が第２位置Ｂに上げ操作されると、電磁切換弁２３のソレノイドを励磁を解除して電磁切換弁２３を図示の位置に切り換え、パイロット油圧源２０とリモコン弁２５，２６，２７の連通を遮断し、これによりリモコン弁２５，２６，２７による流量制御弁１７〜１９の操作を不能とする。すなわち、ゲートロックレバー５が第２位置Ｂに上げ操作されるとリモコン弁２５，２６，２７（コントロールレバーユニット）に対してロック入りの状態となる。再びゲートロックレバー５が第１位置Ａに下げ操作されるとロック解除状態となる。ゲートロックレバー５による電磁切換弁２３の位置の切り換えは、例えば電磁切換弁２３のソレノイドと電源との間に図示しないスイッチを設け、ゲートロックレバー５が第１位置ＡにあるときはそのスイッチをＯＮ（閉）してソレノイドを励磁し、ゲートロックレバー５が第２位置Ｂに操作されるとそのスイッチをＯＦＦ（開）してソレノイドの励磁を解除することにより行う。

制御弁３０は開位置と閉位置とを有する２位置切換弁であり、ソレノイドが励磁されていないときは開位置にあり、ソレノイドが励磁されると図示の開位置から閉位置に切り換えられる。

図３は、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、運転室１０７が備えられ、エンジンルーム１０６にエンジン１が配置され、運転室１０７内の運転席１０８の入り口にゲートロックレバー５（図１）が設けられ、運転席１０８の左右にリモコン弁２５，２６，２７を内蔵したコントロールレバーユニット（図示せず）が配置されている。

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。

図２において、油圧モータ１３は例えば旋回モータ１０５に対応し、油圧シリンダ１４は例えばアームシリンダ１１５に対応し、油圧シリンダ１５は例えばブームシリンダ１１４に対応する。図２に示す油圧駆動装置には走行モータ１０４ａ，１０４ｂ、バケットシリンダ１１６等に対応するその他の油圧アクチュエータや制御弁も備えられているが、図２では図示を省略している。

〜制御〜
図４はコントローラ４の機能ブロックを示す図である。コントローラ４は、車体コントローラ４１と、エンジンコントローラ４３とを含み、これらのコントローラは通信ライン４４を介して相互に接続され、車体ネットワークを構成している。エンジンコントロールダイヤル２の指令信号、位置検出装置３５、差圧検出装置３６、排気温度検出装置３７の検出信号は車体コントローラ４１に入力され、回転数検出装置３の検出信号はエンジンコントローラ４３に入力される。

エンジンコントローラ４３は、エンジンコントロールダイヤル２の指令信号を通信ライン４４を介して受信し、この指令信号と回転数検出装置３の検出信号に基づいてエンジン１の回転数とトルクを制御する。

車体コントローラ４１は、油圧駆動装置など車体全般を制御する。例えば、制御弁３０や油圧ポンプ１１のレギュレータを制御することにより、油圧ポンプ１１の吐出圧と吐出流量を制御する。再生制御や昇温アシスト制御は車体コントローラ４１の一機能である。

車体コントローラ４１は、差圧検出装置３６の検出信号を受信してＰＭ堆積量を推定し、推定ＰＭ堆積量に基づき再生制御の演算処理を行い、その演算結果に応じた制御信号を通信ライン４４を介してエンジンコントローラ４３に送信し、エンジンコントローラ４３はその制御信号に応じて電子ガバナ１ａ及び再生用燃料噴射装置３９を制御する（自動再生制御）。また、車体コントローラ４１は、再生スイッチ３８の指令信号を受信して、再生制御の演算処理を行う（手動再生制御）。

車体コントローラ４１の昇温アシスト制御について説明する。車体コントローラ４１は、位置検出装置３５、排気温度検出装置３７の検出信号を受信して、これらの検出信号に基づき昇温アシスト制御の演算処理を行い、その演算結果に応じた制御信号を、制御弁３０や油圧ポンプ１１のレギュレータに出力し、油圧ポンプ１１の吐出圧と吐出流量を制御する。これにより油圧ポンプ１１を駆動するエンジン１の負荷が増大し、エンジン１の排気ガス温度が上昇する。

図５は車体コントローラ４１の昇温アシスト制御の処理内容を示すフローチャートである。

車体コントローラ４１は、まず、車体コントローラ４１自身が再生制御をおこなっているかどうかを判定し（ステップＳ１０）、再生制御をおこなっていると判定すると、位置検出装置３５の検出信号に基づいて、ゲートロックレバー５が第２位置Ｂに上げ操作されたかどうか、すなわちゲートロックレバー５が制御パイロット圧を遮断するロック入り状態にあるかどうかを判定し（ステップＳ２０）、ゲートロックレバー５がロック入り状態にあると判定すると、排気温度検出装置３７の検出信号に基づいて、排気ガス温度が閾値（再生に適切な設定値）未満であるかどうかを判定し（ステップＳ３０）、排気ガス温度が閾値未満であると判定すると、油圧ポンプ１１の吐出圧と吐出流量を制御し、エンジン１に油圧的な負荷をかけ、昇温アシストを開始する（ステップＳ４０）。

ステップＳ１０において、再生制御をおこなっていないと判定する場合、ステップＳ２０において、ゲートロックレバー５がロック入り状態にない（第１位置Ａにある）と判定する場合、ステップＳ３０において、排気ガス温度が閾値未満でない（再生に適切な温度にある）と判定する場合、スタート直後の手順に戻り、ステップS１０〜Ｓ３０の手順を繰り返す。

ステップＳ４０における昇温アシスト開始は、例えば次のようにおこなう。図６は油圧ポンプ１１の吐出圧・吐出流量とエンジン１の出力との関係を示す図である。通常時、ゲートロックレバー５がロック入り状態にあり、作業を行わない場合は、省エネルギーの観点から、ポンプ吐出圧Ｐ１・ポンプ吐出流量Ｑ１に制御し、最小エンジン出力ＰＳ１としている。昇温アシスト指令を出力すると、ポンプ吐出圧Ｐ２（＞Ｐ１）・ポンプ吐出流量Ｑ２（＞Ｑ１）に制御し、エンジン１は油圧ポンプ１１を駆動するためエンジン出力ＰＳ２とし、エンジン１の負荷が増大し、エンジン１の排気ガス温度が上昇する。

昇温アシスト開始後、ステップ１０における判定（条件１）、ステップ２０における判定（条件２）、ステップ３０における判定（条件３）、の何れかがＮＯであるか（条件１〜３のいずれかを満たさない）どうかを判定し（ステップＳ５０）、何れかがＮＯであると判定すると、昇温アシストを停止する（ステップＳ６０）。

ステップＳ６０における昇温アシスト停止は、ポンプ吐出圧Ｐ１・ポンプ吐出流量Ｑ１に制御し、最小エンジン出力ＰＳ１とすることにより、おこなう。エンジン１の負荷が減少し、エンジン１の排気ガス温度が下降する。

ステップＳ５０において、何れもＮＯでない（条件１〜３のいずれも満たす）と判定する場合、ステップS５０の手順を繰り返し、昇温アシストを継続する。

〜動作〜
第１実施形態の排気ガス浄化システムの動作を説明する。図７は理解の補助の為に示す、排気ガス温度の時間経過の一例である。

作業車両（油圧ショベル）による作業終了時、オペレータはゲートロックレバー５を第１位置Ａから第２位置Ｂに上げ操作してロック入り状態にする。このとき、ＰＭ堆積量が蓄積限界値に到達していれば、自動再生が開始する。また、作業中に自動再生が開始したため、オペレータは作業を中断し、ゲートロックレバー５をロック入り状態にする場合もある。

作業終了直後や作業中は一般的に、排気ガス温度が酸化触媒３３の活性温度よりも高い温度であり、再生用燃料噴射装置３９を制御して排気管３１内への燃料噴射を行うと、未燃燃料が酸化触媒３３に供給され、その未燃燃料を酸化触媒３３によって酸化させ、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、フィルタ３２に蓄積したＰＭが焼却除去される。

このとき、排気温度検出装置３７により検出した排気ガス温度は閾値以上であるので、昇温アシストはおこなわれない（ステップＳ１０→Ｓ２０→Ｓ３０→Ｓ１０）（図７状態１）。

通常、ゲートロックレバー５がロック入り状態にあり、作業を行わない場合は、省エネルギーの観点から、ポンプ吐出圧Ｐ１・ポンプ吐出流量Ｑ１に制御し、最小エンジン出力ＰＳ１としている。エンジン出力が低下すると排気ガス温度も徐々に低下し、閾値未満となると、強制再生をおこなっても、充分に昇温されない可能性もある（図７状態２）。

したがって、排気温度検出装置３７により検出した排気ガス温度が閾値未満であると、昇温アシストが開始される（ステップＳ１０→Ｓ２０→Ｓ３０→Ｓ４０）。ポンプ吐出圧Ｐ２・ポンプ吐出流量Ｑ２に制御し、エンジン出力ＰＳ２になり、排気ガス温度が上昇する（図７状態３）。

昇温アシスト開始後、昇温アシストにより排気ガス温度が閾値以上になった場合、または、ＰＭの焼却除去により自動再生が終了した場合は、昇温アシストは停止される（ステップＳ４０→Ｓ５０→Ｓ６０）。

一方、再生中に作業を再開するとき、オペレータがゲートロックレバー５を第１位置Ａに下げ操作すると、昇温アシストは停止される（ステップＳ４０→Ｓ５０→Ｓ６０）（図７状態４）。

なお、ゲートロックレバー５下げ操作により、昇温アシストが停止されても、自動再生は継続する。オペレータがゲートロックレバー５を第１位置Ａに下げ操作して、作業を再開すれば、エンジン出力は上昇し、排気ガス温度は閾値以上となり、良好な再生が行われる（図７状態５）。

〜効果〜
第１実施形態の排気ガス浄化システムの効果を説明する。

（ａ）従来技術にかかる排気ガス浄化システムは、操作レバー２８，２９の中立位置に基づき、昇温アシストを開始していた。操作レバー２８，２９を中立にすればエンジン出力は低下するが、操作レバー２８，２９を再度操作して作業を再開すれば、エンジン出力は再び上昇し、排気ガス温度が閾値未満となる可能性は低い。すなわち、エンジン出力が低下している時間が短ければ、昇温アシストをする必要はない。一方、不必要に昇温アシストをすると、異常上昇によるフィルタの溶損を引き起こす可能性があり、また、省エネルギーの観点からも好ましくない。

本実施形態にかかる排気ガス浄化システムは、ゲートロックレバー５の操作位置（第２位置Ｂ）に基づき、昇温アシストを開始する。オペレータがゲートロックレバー５を第２位置Ｂに上げ操作するときは、油圧ショベルから離れて休息することも多く、エンジン出力が低下している時間が長くなる。エンジン出力が低下すると排気ガス温度も徐々に低下し、閾値未満となる可能性が高い。つまり、本実施形態にかかる排気ガス浄化システムは、必要な場合にのみ、昇温アシストを開始する。これにより、不必要な昇温アシストを回避できる。

（ｂ）エンジン出力が低下すると、排気ガス温度は徐々に低下するが、直ちに低下するものではない。排気ガス温度が閾値以上であれば、昇温アシストは必要ない。本実施形態にかかる排気ガス浄化システムは、排気温度検出装置３７を備え、排気温度検出装置３７により検出した排気ガス温度が閾値以上であれば、昇温アシストしない。これにより、更に不必要な昇温アシストを回避できる。

（ｃ）従来技術にかかる排気ガス浄化システムも本実施形態にかかる排気ガス浄化システムも、油圧ポンプ１１の吐出圧と吐出流量を制御し、エンジン出力ＰＳ１（ポンプ吐出圧Ｐ１・ポンプ吐出流量Ｑ１）からエンジン出力ＰＳ２（ポンプ吐出圧Ｐ２・ポンプ吐出流量Ｑ２）に増加させることにより、昇温アシストを開始し、エンジン出力ＰＳ１（ポンプ吐出圧Ｐ１・ポンプ吐出流量Ｑ１）に戻すことにより、昇温アシストを停止する点で共通する。

このとき、ポンプ１１の吐出圧は制御弁３０の切換制御により調整され、ポンプ１１の吐出流量はレギュレータの傾転制御により調整される。制御指令が入力されてから制御弁３０やポンプ１１のレギュレータが作動するまでに応答時間が発生する。すなわち、Ｐ２→Ｐ１、Ｑ２→Ｑ１となるように制御指令をしても、直ちにＰ１、Ｑ１とならず、Ｐ１より高い吐出圧およびＱ１より多い吐出流量が一定時間保持される。

従来技術にかかる排気ガス浄化システムは、操作レバー２８，２９の操作位置に基づき、昇温アシスト停止を指令するものであり、操作レバー２８，２９による昇温アシスト停止指令から操作レバー２８，２９による作業再開までの時間がなく、この状態で作業再開すると操作性が悪化する可能性がある。

本実施形態にかかる排気ガス浄化システムは、ゲートロックレバー５の操作位置（第１位置Ａ）に基づき、昇温アシスト停止を指令するものである。ゲートロックレバー５による昇温アシスト停止指令から操作レバー２８，２９による作業再開までの時間、すなわち、オペレータがゲートロックレバー５を下げ操作して油圧ショベルを操作可能とし、操作レバー２８，２９を操作するまでの時間は、制御弁３０やポンプ１１のレギュレータの応答時間より長く、作業再開時にはエンジン出力ＰＳ１（ポンプ吐出圧Ｐ１・ポンプ吐出流量Ｑ１）に戻っている。これにより、作業再開時の操作性悪化を防止できる。

〜変形例〜
以上に本発明の一実施形態を説明したが、本発明はこれに制限されるものではなく、本発明の精神の範囲内で種々の変形が可能である。以下にその変形例を列挙する。

１．本実施形態の動作において、自動再生制御を前提に説明したが、手動再生制御時に昇温アシストしてもよい。手動再生制御は、再生スイッチ３８の指令に基づき開始する。

２．本実施形態の動作において、自動再生は、差圧検出装置３６による推定ＰＭ堆積量が蓄積限界値に到達すると開始し、ＰＭが焼却除去され推定ＰＭ堆積量が蓄積許容値以下になると終了するが、所定時間経過すると開始し、所定時間経過すると終了してもよい。

３．本実施形態の動作において、ＰＭ堆積量は、差圧検出装置３６により、フィルタの前後差圧を検出し、この差圧の検出値に基づいて演算することにより求めているが、エンジン１に、エンジンに流入する空気量を検出する空気量検出装置５１と、エンジンに流入する空気の圧力を検出するブースト圧検出装置５２を設け、これらのセンサによりエンジンに流入する空気の空気量と空気圧を検出し、この検出値に基づいて演算することにより求めてもよい。図８はこの変形例に係わる作業車両の排気ガス浄化システムの全体構成を示す図である。

４．本実施形態の動作において、コントローラ４の機能ブロック図（図４）において、制御弁３０や油圧ポンプ１１のレギュレータは、コントローラ４の出力する指令信号を直接受信し、この指令信号に基づいて制御されているが、それぞれ、電磁弁を設け、コントローラ４はこれらの電磁弁に指令信号を送信し、これらの電磁弁はこの指令信号に基づいて切り換り、パイロット油圧源２０の油圧を元圧として制御パイロット圧を生成し、制御弁３０や油圧ポンプ１１のレギュレータはこの制御パイロット圧に基づいて制御されてもよい。

<第２実施形態>
第１実施形態において、制御弁３０とポンプ１１のレギュレータとこれらを制御する車体コントローラ４１の一機能は、油圧ポンプ１１の吐出圧と吐出流量を調整し、エンジン１に油圧的な負荷をかけ、再生時の昇温をアシストする昇温アシスト手段を構成するが、昇温アシスト手段はこれに限定されない。

第２実施形態の構成は、第１実施形態の構成と同じであり、図示を省略する。車体コントローラ４１の昇温アシスト制御（図５参照）における、昇温アシスト開始（Ｓ４０）および停止（Ｓ６０）の詳細が相違する。

ステップＳ４０における昇温アシスト開始は、例えば次のようにおこなう。

通常時、ゲートロックレバー５がロック入り状態にあり、作業を行わない場合は、省エネルギーの観点から、エンジンコントローラ４３はエンジン１の回転数をアイドル回転数Ｎ０（低速回転数）に制御している（オートアイドル制御）。再生時に、排気ガス温度が充分でない場合は、昇温アシストをおこなう。

車体コントローラ４１は、エンジン１の目標回転数をエンジンコントロールダイヤル２が指示する目標回転数（アイドル回転数Ｎ０）から所定の回転数Ｎ１に切り換え、目標回転数（回転数Ｎ１）を通信ライン４４を介してエンジンコントローラ４３に送信する。エンジンコントローラ４３は、その目標回転数（回転数Ｎ１）と回転数検出装置３により検出したエンジン１の実回転数とに基づいて電子ガバナ１ａの燃料噴射量をフィードバック制御し、エンジン１の回転数が第１回転数Ｎ１となるよう制御する。回転数Ｎ１とは、そのときの排気ガスの温度を酸化触媒３３の活性温度よりも高い温度まで上昇させることができる再生制御に適した回転数であり、例えば１８００ｒｐｍ程度の中速回転数である。

ステップＳ６０における昇温アシスト停止は、エンジン１の回転数をアイドル回転数Ｎ０（低速回転数）に制御することにより、おこなう。エンジン１の負荷が減少し、エンジン１の排気ガス温度が下降する。

以上のように構成した本実施形態においても、第１実施形態の効果（ａ）〜（ｃ）が得られる。

<第３実施形態>
第１実施形態において、作業車両は油圧ショベルであり、ゲートロックレバー５は、油圧ショベルのフロント作業機１０２の操作を不能にして動作を停止する動作停止手段を構成するが、作業車両の動作停止手段はこれに限られない。

第３実施形態を図９〜図１２により説明する。本実施形態は、本発明をホイールローダに適用した場合のものである。

図９は、本実施形態に係わる作業車両であるホイールローダの外観を示す図である。図９において、ホイールローダ２００は相互に回動自在にピン結合された車体前部２０１と車体後部２０２とを備え、車体前部２０１と車体後部２０２とで車体を構成している。車体前部２０１にはフロント作業装置２０４が設けられ、車体後部２０２には運転席２０６が設けられ、運転席２０６には操作レバー装置２０７、ハンドル２０８等の操作手段が設けられている。また、車体前部２０１及び車体後部２０２にはそれぞれ前輪２３５及び後輪２３６が取り付けられるとともに、車体後部２０２にはエンジン１、油圧ポンプ１１、コントローラ４等の各機器が搭載されている。前輪２３５及び後輪２３６は図示しないトルクコンバータ及びトランスミッショを介してエンジン１の出力軸に接続され走行系（図示せず）を構成している。アクセルペダル６１（後述）を踏み込むと、エンジン１の回転数とトルクが上昇し、その動力がトルクコンバータ及びトランスミッションを介して前輪２３５及び後輪２３６に伝達され、走行が行われる。車体前部２０１と車体後部２０２との間にはステアリングシリンダ２０３が設けられ、ハンドル２０８を操作することによりステアリングシリンダ２０３が作動し、車体後部２０２に対する車体前部２０１の向き（車体の進行方向）が変わる。

ホイールローダには、更に、エンジン１の回転数とトルクを制御し走行速度を制御するための指令信号を出力する操作手段として、アクセルペダル６１と、駐車用の制動手段としてパーキングブレーキ６２と、前進位置Ｆと中立位置Ｎと後進位置Ｒとに選択的に切換られるシフトレバー６３が設置されている。

図１０はコントローラ４の機能ブロックを示す図である。

アクセルペダル６１の指令信号はコントローラ４の車体コントローラ４１に入力される。車体コントローラ４１はその指令信号に基づいてエンジン１の目標回転数を演算し、その演算結果に応じた制御信号を通信ライン４４を介してエンジンコントローラ４３に送信し、エンジンコントローラ４３はその目標回転数と回転数検出装置３の検出信号（実回転数）とに基づいて電子ガバナ１ａを制御し、エンジン１の回転数とトルクを制御する。エンジン１の出力軸は走行系に接続されており、エンジン１の回転数とトルクを制御することで走行速度が制御される。

本実施形態において、例えば、アクセルペダル６１の非操作状態に基づき、昇温アシストを開始すると、不必要な昇温アシストに係る課題が生じ、アクセルペダル６１の操作状態に基づき、昇温アシストを停止すると、走行再開時の操作性悪化に係る課題が生じる。

パーキングブレーキ６２にはその操作位置を検出するパーキングブレーキ操作位置検出装置６６が設けられ、パーキングブレーキ操作位置検出装置６６の検出信号も車体コントローラ４１に入力される。車体コントローラ４１はその指令信号に基づいてホイールローダの制動制御をおこなう。パーキングブレーキ６２は、制動位置に操作されると、ホイールローダの走行を不能にしてその動作を停止する。

シフトレバー６３にはその操作位置を検出するシフトレバー操作位置検出装置６７が設けられ、シフトレバー操作位置検出装置６７の検出信号も車体コントローラ４１に入力される。車体コントローラ４１はその指令信号に基づいて前進、中立、後進、に切換える切換制御をおこなう。シフトレバー６３は、中立位置Ｎに操作されると、ホイールローダの走行を不能にしてその動作を停止する。

パーキングブレーキ６２とシフトレバー６３はそれぞれ動作停止手段を構成する。

図１０、図１１は、本実施形態における車体コントローラ４１の昇温アシスト制御の処理内容を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートとの相違点は、図５に示したステップＳ２０およびステップＳ５０の処理において、パーキングブレーキ６２の操作位置に係る判定またはシフトレバー６３の操作位置に係る判定がされる点である。

すなわち、図１０において、ステップＳ１０において再生中と判定したのち、パーキングブレーキ操作位置検出装置６６の検出信号に基づいてパーキングブレーキ６２が制動位置に操作されたかどうかを判定し（ステップＳ２０）、パーキングブレーキ６２が制動位置に操作されたと判定し、ステップＳ３０において排気ガス温度が閾値未満であると判定すると、ステップＳ４０において昇温アシストを開始する。

昇温アシスト開始後、ステップ５０において、条件１、条件２（パーキングブレーキ６２が制動位置にある）、条件３の何れかがＮＯであると判定すると、ステップＳ６０において、昇温アシストを停止する。

図１１において、ステップＳ１０において再生中と判定したのち、シフトレバー操作位置検出装置６７の検出信号に基づいてシフトレバー６３が中立位置Nに操作されたかどうかを判定し（ステップＳ２０）、シフトレバー６３が中立位置Ｎに操作されたと判定し、ステップＳ３０において排気ガス温度が閾値未満であると判定すると、ステップＳ４０において昇温アシストを開始する。

昇温アシスト開始後、ステップ５０において、条件１、条件２（シフトレバー６３が中立位置Ｎにある）、条件３の何れかがＮＯであると判定すると、ステップＳ６０において、昇温アシストを停止する。

以上のように構成した本実施形態においても、第１実施形態の効果（ａ）〜（ｃ）と同様の効果が得られる。

（ａ）本実施形態にかかる排気ガス浄化システムは、パーキングブレーキ６２の制動位置またはシフトレバー６３の中立位置Ｎに基づき、昇温アシストを開始する。オペレータがパーキングブレーキ６２を制動位置に操作するときや、シフトレバー６３を中立位置Ｎに操作するときは、ホイルローダの走行の意思がないときであり、エンジン出力が低下している時間が長くなる。エンジン出力が低下すると排気ガス温度も徐々に低下し、閾値未満となる可能性が高い。つまり、本実施形態にかかる排気ガス浄化システムは、必要な場合にのみ、昇温アシストを開始する。これにより、不必要な昇温アシストを回避できる。

（ｂ）エンジン出力が低下すると、排気ガス温度は徐々に低下するが、直ちに低下するものではない。排気ガス温度が閾値以上であれば、昇温アシストは必要ない。本実施形態にかかる排気ガス浄化システムは、排気温度検出装置３７を備え、排気温度検出装置３７により検出した排気ガス温度が閾値以上であれば、昇温アシストしない。これにより、更に不必要な昇温アシストを回避できる。

（ｃ）本実施形態にかかる排気ガス浄化システムは、パーキングブレーキ６２の制動解除位置またはシフトレバー６３の前進位置Ｆまたは後進位置Ｒに基づき、昇温アシスト停止を指令するものである。パーキングブレーキ６２やシフトレバー６３による昇温アシスト停止指令からアクセルペダル６１による走行再開までの時間、すなわち、オペレータがパーキングブレーキ６２やシフトレバー６３を操作してホイールローダを走行可能とし、アクセルペダル６１を操作するまでの時間は、制御弁３０やポンプ１１のレギュレータの応答時間より長く、走行再開時にはエンジン出力ＰＳ１（ポンプ吐出圧Ｐ１・ポンプ吐出流量Ｑ１）に戻っている。これにより、走行再開時の操作性悪化を防止できる。

１ ディーゼルエンジン
１ａ 電子ガバナ
２ エンジンコントロールダイヤル
３ 回転数検出装置
４ コントローラ
５ ゲートロックレバー
１１ 油圧ポンプ
１２ パイロットポンプ
１３ 油圧モータ
１４，１５ 油圧シリンダ
１７〜１９ 流量制御弁
２０ パイロット油圧源
２１ パイロットリリーフ弁
２２ メインリリーフ弁
２３ 電磁切換弁
２４ パイロット油路
２５，２６，２７ リモコン弁
２８，２９ 操作レバー
３０ 制御弁
３１ 排気管
３２ フィルタ
３３ 酸化触媒
３４ ＤＰＦ装置
３５ 位置検出装置
３６ 差圧検出装置
３７ 排気温度検出装置
３８ 再生スイッチ
３９ 再生用燃料噴射装置
４１ 車体コントローラ
４３ エンジンコントローラ
４４ 通信ライン
５１ 空気量検出装置
５２ ブースト圧検出装置
６１ アクセルペダル
６２ パーキングブレーキ
６３ シフトレバー
６６ パーキングブレーキ操作位置検出装置
６７ シフトレバー操作位置検出装置
１００ 下部走行体
１０１ 上部旋回体
１０２ フロント作業機
１０４ａ，１０４ｂ 走行モータ
１０５ 旋回モータ
１０６ エンジンルーム
１０７ 運転室
１０８ 運転席
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
２００ ホイールローダ
２０１ 車体前部
２０２ 車体後部
２０４ フロント作業装置
２０６ 運転席
２０７ 操作レバー装置
２０８ ハンドル
２１１ バケット
２１２ ブーム
２１３ バケットシリンダ
２１４ ブームシリンダ

Claims (8)

1. ディーゼルエンジンと、
   前記エンジンの動力により駆動される被駆動体と、
   前記被駆動体の動作を指令する操作手段と、
   前記被駆動体の動作を停止する動作停止手段と、
   を有する作業車両に備えられ、
   前記エンジンの排気系に配置され、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのフィルタを含むフィルタ装置と、
   前記排気ガスの温度を上昇させ、前記フィルタに堆積した粒子状物質を焼却除去する再生装置と、
   前記再生装置の作動の開始と停止を制御する再生制御装置と
   を備えた作業車両の排気ガス浄化システムにおいて、
   前記再生装置の昇温をアシストする昇温アシスト手段を更に備え、
   前記再生制御装置は、前記再生装置の作動中に、前記被駆動体の動作を停止するように前記動作停止手段が操作されたとき、前記昇温アシスト手段の作動を開始させる
   ことを特徴とする作業車両の排気ガス浄化システム。
2. 請求項１記載の作業車両の排気ガス浄化システムにおいて、
   前記排気ガスの温度を検出する排気温度検出装置を更に備え、
   前記再生制御装置は、前記再生装置の作動中に、前記被駆動体の動作を停止するように前記動作停止手段が操作され、前記排気温度検出装置が閾値未満の温度を検出したとき、前記昇温アシスト手段の作動を開始させる
   ことを特徴とする作業車両の排気ガス浄化システム。
3. 請求項１記載の作業車両の排気ガス浄化システムにおいて、
   前記再生制御装置は、前記被駆動体の動作停止を解除するように前記動作停止手段が操作されたとき、前記昇温アシスト手段の作動を停止させる
   ことを特徴とする作業車両の排気ガス浄化システム。
4. 請求項１記載の作業車両の排気ガス浄化システムにおいて、
   前記作業車両は、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプを有し、
   前記昇温アシスト手段は、前記油圧ポンプの吐出圧と吐出流量の少なくともいずれか一方を調整し、前記エンジンに油圧的な負荷をかける
   ことを特徴とする作業車両の排気ガス浄化システム。
5. 請求項１記載の作業車両の排気ガス浄化システムにおいて、
   前記作業車両は前記エンジンを制御するエンジン制御装置を備え、
   前記昇温アシスト手段は、前記再生装置の作動中に、エンジンの回転数をアイドル回転数より高い所定回転数になるように、前記エンジン制御装置に指令する
   ことを特徴とする作業車両の排気ガス浄化システム。
6. 請求項１記載の作業車両の排気ガス浄化システムにおいて、
   前記動作停止手段は、前記被駆動体の動作を可能とする第１位置と前記被駆動体の動作を不能とする第２位置とに選択的に操作されるゲートロックレバーである
   ことを特徴とする作業車両の排気ガス浄化システム。
7. 請求項１記載の作業車両の排気ガス浄化システムにおいて、
   前記動作停止手段は、作業車両の駐車時に走行を制動するように操作される駐車用ブレーキである
   ことを特徴とする作業車両の排気ガス浄化システム。
8. 請求項１記載の作業車両の排気ガス浄化システムにおいて、
   前記動作停止手段は、前進位置と中立位置と後進位置とに選択的に切換られるシフトレバーである
   ことを特徴とする作業車両の排気ガス浄化システム。

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