JP2014196699A - 排気ガス浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】危機回避のために排気ガス浄化装置２０２を再生させる際に、暴走燃焼をさせずに粒子状物質を燃焼除去できるようにする。
【解決手段】コモンレール式エンジン２０１と、エンジン２０１の排気経路に配置した排気ガス浄化装置２０２とを備える。排気ガス浄化装置２０２内に堆積した粒子状物質を燃焼除去する複数の再生制御を実行可能に構成する。非作業再生制御及びリカバリ再生制御では、専ら粒子状物質の燃焼除去のためにエンジン２０１を駆動させる。リセット再生制御から非作業再生制御を経てリカバリ再生制御に移行するように設定し、リセット再生制御から非作業再生制御に移行する際は非作業待機モードを経由し、非作業再生制御からリカバリ再生制御に移行する際はリカバリ待機モードを経由し、各移行条件が不成立のときは前記各待機モードで待機する。
【選択図】図１５

Description

本願発明は、例えば建設機械、農作業機及びエンジン発電機といった作業機に搭載するエンジンに対する排気ガス浄化システムに関するものである。

従来、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）の排気ガス対策として、エンジンの排気経路中に排気フィルタ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を設けることによって、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）等を捕集して大気放出を抑制する技術はよく知られている（例えば特許文献１及び２等参照）。排気フィルタで捕集したＰＭが規定量を超えると、排気フィルタ内の流通抵抗が増大してエンジン出力の低下をもたらすため、排気ガスの昇温によって排気フィルタに堆積したＰＭを除去し、排気フィルタのＰＭ捕集能力を回復（再生）させることも行われている。排気ガスを昇温させても排気フィルタが十分に再生しない場合は、排気フィルタ内に未燃燃料を供給してＰＭを燃焼させることによって、排気フィルタ再生を促進させることが可能である。このようなリセット再生の技術も公知である。

特開２０００−１４５４３０号公報 特開２００３−２７９２２号公報

しかし、排気フィルタ内に未燃燃料を供給するリセット再生を実行したとしても、十分な昇温作用を得られない運転状態が続けば、排気フィルタ内にＰＭが過剰に堆積する場合がある。このような状況下で排気フィルタ再生を行うと、過堆積したＰＭの急激な燃焼（暴走燃焼）によって排気フィルタに亀裂が入ったり溶損したりするといった弊害を招来する。

本願発明は、上記のような現状を検討して改善を施した排気ガス浄化システムを提供することを技術的課題としている。

請求項１の発明は、コモンレール式エンジンと、前記エンジンの排気経路に配置した排気ガス浄化装置とを備え、前記排気ガス浄化装置内に堆積した粒子状物質を燃焼除去する複数の再生制御を実行可能な排気ガス浄化システムにおいて、前記複数の再生制御としては、ポスト噴射を用いて排気ガス温度を上昇させるリセット再生制御と、ポスト噴射と所定高速回転速度とを組み合わせて排気ガス温度を上昇させる非作業再生制御と、前記非作業再生制御の失敗時に実行可能なリカバリ再生制御とを少なくとも有し、前記非作業再生制御及び前記リカバリ再生制御では、専ら前記粒子状物質の燃焼除去のために前記エンジンを駆動させ、前記リセット再生制御から前記非作業再生制御を経て前記リカバリ再生制御に移行するように設定し、前記リセット再生制御から前記非作業再生制御に移行する際は、予め設定した非作業移行条件の成立を待機する非作業待機モードを経由し、前記非作業再生制御から前記リカバリ再生制御に移行する際は、予め設定したリカバリ移行条件の成立を待機するリカバリ待機モードを経由し、前記各移行条件が不成立のときは前記各待機モードで待機するというものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の排気ガス浄化システムにおいて、前記非作業再生制御では、前記エンジンの出力を最大出力よりも低い非作業時最大出力に制限するというものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の排気ガス浄化システムにおいて、前記リカバリ再生制御では、前記エンジンの出力を前記非作業時最大出力よりも低いリカバリ時最大出力に制限するというものである。

請求項１の発明によると、コモンレール式エンジンと、前記エンジンの排気経路に配置した排気ガス浄化装置とを備え、前記排気ガス浄化装置内に堆積した粒子状物質を燃焼除去する複数の再生制御を実行可能な排気ガス浄化システムにおいて、前記複数の再生制御としては、ポスト噴射を用いて排気ガス温度を上昇させるリセット再生制御と、ポスト噴射と所定高速回転速度とを組み合わせて排気ガス温度を上昇させる非作業再生制御と、前記非作業再生制御の失敗時に実行可能なリカバリ再生制御とを少なくとも有し、前記非作業再生制御及び前記リカバリ再生制御では、専ら前記粒子状物質の燃焼除去のために前記エンジンを駆動させるから、前記非作業再生制御及び前記リカバリ再生制御では前記エンジンが通常運転をしない。つまり、前記非作業再生制御及び前記リカバリ再生制御は、前記排気ガス浄化装置の破損（溶損）防止や過度のエミッション排出防止といった危機回避のためのモードとして存在している。

その上で、前記リセット再生制御から前記非作業再生制御を経て前記リカバリ再生制御に移行するように設定し、前記リセット再生制御から前記非作業再生制御に移行する際は、予め設定した非作業移行条件の成立を待機する非作業待機モードを経由し、前記非作業再生制御から前記リカバリ再生制御に移行する際は、予め設定したリカバリ移行条件の成立を待機するリカバリ待機モードを経由し、前記各移行条件が不成立のときは前記各待機モードで待機するから、前記各待機モードに一旦移行したら、前記非作業再生制御又は前記リカバリ再生制御にしか移行しないことになる。このため、暴走燃焼を引き起こすような再生制御を実行することがなく、暴走燃焼の発生を防止でき、前記排気ガス浄化装置の破損（溶損）防止や過度のエミッション排出防止といった危機回避を確実に行える。

請求項２の発明や請求項３の発明によると、前記非作業再生制御では、前記エンジンの出力を最大出力よりも低い非作業時最大出力に制限し、前記リカバリ再生制御では、前記エンジンの出力を前記非作業時最大出力よりも低いリカバリ時最大出力に制限するから、前記非作業再生制御や前記リカバリ再生制御を実行した場合に、排気ガスの過度の昇温及び昇圧を防止して、昇温による前記排気ガス浄化装置等の排気系部品の劣化や、昇圧による前記排気系部品の接合部からの排気ガス漏れの発生を抑制できる。

エンジンを斜め前方から見た斜視図である。 エンジンの正面図である。 エンジンの背面図である。 エンジンの平面図である。 エンジンの右側面図である。 エンジンの左側面図である。 排気フィルタを浄化入口管側から見た外観斜視図である。 排気フィルタを浄化出口管側から見た外観斜視図である。 排気フィルタの断面説明図である。 エンジンの燃料系統説明図である。 燃料の噴射タイミングを説明する図である。 計器パネルの説明図である。 出力特性マップの説明図である。 アシスト再生制御及びリセット再生制御のフローチャートである。 非作業再生制御のフローチャートである。 リカバリ再生制御のフローチャートである。 アローモードでの非作業再生制御のフローチャートである。 再生スイッチを省略した別例におけるアシスト再生制御及びリセット再生制御のフローチャートである。 再生スイッチを省略した別例における非作業再生制御のフローチャートである。 再生スイッチを省略した別例におけるリカバリ再生制御のフローチャートである。 再生スイッチを省略した別例におけるアローモードでの非作業再生制御のフローチャートである。

以下に、本願発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

（１）．エンジンの概要
はじめに、図１〜図６を参照しながら、コモンレール式のエンジン２０１の概要について説明する。なお、以下の説明では、クランク軸線と平行な両側部（クランク軸線を挟んで両側の側部）を前後、冷却ファン２０９配置側を右側、フライホイルハウジング２１０配置側を左側と、排気マニホールド７配置側を前側、吸気マニホールド６配置側を後側と称して、これらを便宜的に、エンジン２０１における四方及び上下の位置関係の基準としている。

図１〜図６に示すように、農業機械や建設・土木機械等の作業機に搭載される原動機としてのエンジン２０１は、連続再生式の排気ガス浄化装置である排気フィルタ２０２（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を備えている。排気フィルタ２０２によって、エンジン２０１から排出される排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）が除去されると共に、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）が低減される。

エンジン２０１は、エンジン出力軸であるクランク軸２０３とピストン（図示省略）とを内蔵したシリンダブロック２０４を備えている。シリンダブロック２０４上にはシリンダヘッド２０５が搭載されている。シリンダヘッド２０５の後側面に吸気マニホールド２０６が配置され、シリンダヘッド２０５の前側面に排気マニホールド２０７が配置されている。シリンダヘッド２０５の上面側はヘッドカバー２０８にて覆われている。シリンダブロック２０４の左右両側面から、クランク軸２０３の左右両端側を突出させている。エンジン２０１の右側面側に冷却ファン２０９を設けている。クランク軸２０３の左側端側から冷却ファン用Ｖベルト２２２を介して冷却ファン２０９に回転動力が伝達される。

エンジン２０１の後面側にフライホイルハウジング２１０が設けられている。フライホイルハウジング２１０内に、フライホイル２１１がクランク軸２０３の後端側に軸支された状態で収容されている。エンジン２０１の回転動力は、クランク軸２０３からフライホイル２１１を介して作業機の作動部に伝達される。シリンダブロック２０４の下面には、潤滑油を貯留するオイルパン２１２を配置している。オイルパン２１２内の潤滑油は、シリンダブロック２０４の後側面に配置されたオイルフィルタ２１３等を介してエンジン２０１の各潤滑部に供給され、その後、オイルパン２１２に戻る。

シリンダブロック２０４後側面におけるオイルフィルタ２１３の上方（吸気マニホール
ド２０６の下方）には燃料供給ポンプ２１４が設けられている。また、エンジン２０１には、電磁開閉制御型の燃料噴射バルブ２１９（図１０参照）を有する四気筒分のインジェクタ２１５を備えている。シリンダブロック２０４の後側面のうち吸気マニホールド２０６の下方には、エンジン２０１の各気筒に燃料を一燃焼サイクル中に多段噴射するコモンレール装置２２０を設けている。各インジェクタ２１５は、燃料供給ポンプ２１４、コモンレール装置２２０及び燃料フィルタ２１７を介して、作業機に搭載された燃料タンク２１８に接続している。燃料タンク２１８の燃料は、燃料供給ポンプ２１４から燃料フィルタ２１７を経由してコモンレール装置２２０に圧送される。各インジェクタ２１５の燃料噴射バルブ２１９を開閉制御することによって、コモンレール装置２２０内に蓄えられた高圧の燃料が、各インジェクタ２１５からエンジン２０１の各気筒に噴射される。

シリンダブロック２０４の左側面側には、冷却水潤滑用の冷却水ポンプ２２１が冷却ファン０２９のファン軸と同軸状に配置されている。クランク軸２０３の回転動力によって、冷却ファン用Ｖベルト２２２を介して、冷却ファン２０９と共に冷却水ポンプ２２１が駆動される。作業機に搭載されるラジエータ（図示省略）内の冷却水は、冷却水ポンプ２２１の駆動によって、シリンダブロック２０４及びシリンダヘッド２０５に供給され、エンジン２０１を冷却する。エンジン２０１の冷却に寄与した冷却水はラジエータに戻される。なお、冷却水ポンプ２２１の左側方にオルタネータ２２３が配置されている。

シリンダブロック２０４の前後側面に機関脚取付け部２２４をそれぞれ設ける。各機関脚取付け部２２４には、防振ゴムを有する機関脚体（図示省略）がそれぞれボルト締結される。エンジン２０１は、各機関脚体を介して作業機（具体的にはエンジン取付けシャーシ）に防振支持される。

図２及び図４に示すように、吸気マニホールド２０６の入口部は、ＥＧＲ装置２２６（排気ガス再循環装置）を介してエアクリーナ（図示省略）に連結されている。エアクリーナに吸い込まれた新気（外部空気）は、当該エアクリーナにて除塵及び浄化されたのち、ＥＧＲ装置２２６を介して吸気マニホールド２０６に送られ、エンジン２０１の各気筒に供給される。

ＥＧＲ装置２２６は、エンジン２０１の排気ガスの一部（排気マニホールド２０７からのＥＧＲガス）及び新気（エアクリーナからの外部空気）を混合させて吸気マニホールド２０６に供給するＥＧＲ本体ケース２２７と、エアクリーナにＥＧＲ本体ケース２２７を連通させる吸気スロットル部材２２８と、排気マニホールド２０７にＥＧＲクーラ２２９を介して接続する再循環排気ガス管２３０と、再循環排気ガス管２３０にＥＧＲ本体ケース２２７を連通させるＥＧＲバルブ部材２３１とを備えている。

吸気マニホールド２０６には、ＥＧＲ本体ケース２２７を介して吸気スロットル部材２２８が連結されている。吸気スロットル部材２２８はＥＧＲ本体ケース２２７の長手方向の一端部にボルト締結されている。ＥＧＲ本体ケース２２７の左右内向きの開口端部が吸気マニホールド２０６の入口部にボルト締結されている。ＥＧＲ本体ケース２２７には、ＥＧＲバルブ部材２３１を介して、再循環排気ガス管２３０の出口側を連結している。再循環排気ガス管２３０の入口側は、ＥＧＲクーラ２２９を介して排気マニホールド２０７の下面側に連結されている。ＥＧＲバルブ部材２３１の開度を調節することによって、ＥＧＲ本体ケース２２７へのＥＧＲガスの供給量が調節される。

上記の構成において、エアクリーナから吸気スロットル部材２２８を介してＥＧＲ本体ケース２２７内に新気（外部空気）が供給される一方、排気マニホールド２０７からＥＧＲバルブ部材２３１を介してＥＧＲ本体ケース２２７内にＥＧＲガス（排気マニホールド２０７から排出される排気ガスの一部）を供給される。エアクリーナからの新気及び排気
マニホールド２０７からのＥＧＲガスがＥＧＲ本体ケース２２７内で混合されたのち、ＥＧＲ本体ケース２２７内の混合ガスが吸気マニホールド２０６に供給される。このように、排気マニホールド２０７から排出された排気ガスの一部を吸気マニホールド２０６経由でエンジン２０１に還流させることによって、高負荷運転時の最高燃焼温度を低下させ、エンジン２０１からのＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量を低減している。

図１〜図５に示すように、シリンダヘッド２０５の右側方で且つ排気マニホールド２０７の上方には、ターボ過給機２３２が配置されている。ターボ過給機２３２は、タービンホイル（図示省略）を内蔵したタービンケース２３３と、ブロアホイル（図示省略）を内蔵したコンプレッサケース２３４とを備えている。タービンケース２３３の排気入口側は、排気マニホールド２０７の出口部に接続されている。タービンケース２３３の排気出口側は、排気フィルタ２０２を介してテールパイプ（図示省略）に連結されている。エンジン２０１の各気筒から排気マニホールド２０７に排出された排気ガスは、ターボ過給機２３２のタービンケース２３３及び排気フィルタ２０２等を経由して、テールパイプから外部に放出される。

コンプレッサケース２３４の吸気入口側は、吸気管２３５を介してエアクリーナに連結されている。コンプレッサケース２３４の吸気出口側は、過給管２３６を介して吸気スロットル部材２２８に連結されている。エアクリーナにて除塵された新気は、コンプレッサケース２３４から吸気スロットル部材２２８及びＥＧＲ本体ケース２２７を経由して吸気マニホールド２０６に送られ、エンジン２０１の各気筒に供給される。吸気管２３５は、ブローバイガス戻し管２３７を介してヘッドカバー２０８内のブリーザ室に連結されている。ブリーザ室にて潤滑油を分離除去されたブローバイガスは、ブローバイガス戻し管２３７を通じて吸気管２３５に戻され、吸気マニホールド２０６に還流されてエンジン２０１の各気筒に再供給される。

（２）．排気フィルタの構造
次に、図７〜図９を参照しながら、排気フィルタ２０２の構造について説明する。排気フィルタ２０２は、浄化入口管２４１及び浄化出口管２４２を有する耐熱金属材料製の浄化ケーシング２４０を備えている。浄化ケーシング２４０の内部には、二酸化窒素（ＮＯ２）を生成する白金等のディーゼル酸化触媒２４３と、捕集した粒子状物質（ＰＭ）を比較的低温で連続的に酸化除去するハニカム構造のスートフィルタ２４４とが、排気ガスの移動方向（図９の矢印方向参照）に直列に並べて収容されている。浄化ケーシング２４０の長手方向両側（一端側と他端側）に、浄化入口管２４１と浄化出口管２４２とが振り分けて設けられている。浄化入口管２４１はタービンケース２３３の排気出口側に連結されている。浄化出口管２４２はテールパイプ（図示省略）に連結されている。

上記の構成において、エンジン２０１の排気ガスは、タービンケース２３３の排気出口側から浄化入口管２４１を経由して浄化ケーシング２４０内に流入し、ディーゼル酸化触媒２４３、スートフィルタ２４４の順に通過して浄化処理される。排気ガス中の粒子状物質は、スートフィルタ２４４における各セル間の多孔質な仕切り壁を通り抜けできずに捕集される。その後、ディーゼル酸化触媒２４３及びスートフィルタ２４４を通過した排気ガスがテールパイプに向けて放出される。

排気ガスがディーゼル酸化触媒２４３及びスートフィルタ２４４を通過する際に、排気ガス温度が再生可能温度（例えば約３００℃）を超えていれば、ディーゼル酸化触媒２４３の作用で、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）が不安定な二酸化窒素（ＮＯ_２）に酸化される。そして、二酸化窒素が一酸化窒素に戻る際に放出する酸素（Ｏ）がスートフィルタ２４４に堆積した粒子状物質を酸化除去することによって、スートフィルタ２４４の粒子状物質捕集能力は回復する（スートフィルタ２４４は自己再生する）。なお、実施形態で
は、浄化ケーシング２４０の長手方向他端側が消音器２４５に構成されており、当該消音器２４５に浄化出口管２４２が設けられている。

入口側ケース２４７の一端側（排気上流側の端部）に入口側蓋体２５４が溶接固定されている。入口側ケース２４７の一端側を入口側蓋体２５４によって塞いでいる。入口側ケース２４７の外周側に浄化入口管２４１が溶接固定されている。浄化入口管２４１は、入口側ケース２４７に形成された排気ガス入口２５５を介して入口側ケース２４７内に連通している。なお、入口側ケース２４６と出口側ケース２４７は、複数組の厚板状フランジ体２７１と複数本のボルト２７２とによって着脱可能に締結している。

浄化ケーシング２４０の長手方向他端側に位置する消音器４５は、消音ケース２５１を備えている。消音ケース２５１の一端側（排気上流側の端部）は、出口側ケース２４７に連通接続している。消音ケース２５１の他端側（排気下流側の端部）には出口側蓋体２６５が溶接固定されている。消音ケース２５１には、多数の排気連通穴を有する浄化出口管２４２を設けている。浄化出口管４２の突出端側は、例えばテールパイプや既設の消音部材に接続される。なお、出口側ケース２４７と消音ケース２５１とは、複数組の厚板状フランジ体２７３と複数本のボルト２７４とによって着脱可能に締結している。

厚板状フランジ体２７３の少なくとも一つに、浄化ケーシング２４０をエンジン２０１に支持させる連結脚体２７７を着脱可能に取り付ける。浄化ケーシング２４０（実施形態では入口側ケース２４７）の外周側には、浄化ケーシング２４０をエンジン２０１に支持させる固定脚体２７９を溶接によって固着している。連結脚体２７７及び固定脚体２７９は、フライホイルハウジング２１０の上面側に形成したケーシング取付け部２８０にボルト締結している。つまり、排気フィルタ２０２は、連結脚体２７７及び固定脚体２７９によって、高剛性部材であるフライホイルハウジング２１０上に安定的に連結支持される。

図７及び図８に示すように、浄化ケーシング２４０の外周側には、浄化ケーシング２４０内の排気ガス圧力を検出する差圧センサ２８１と、同じく浄化ケーシング２４０内の排気ガス温度を検出するＤＰＦ温度センサ２８２の電気配線コネクタ２９４とを備えている。差圧センサ２８１は、スートフィルタ２４４を挟んだ排気上流側及び排気下流側間の排気ガスの差圧を検出するものであり、当該差圧を用いてスートフィルタ４４のＰＭ堆積量が換算され、排気フィルタ２０２内の詰り状態が推定される。ＰＭ堆積量の換算結果に基づき、吸気スロットル部材２２８やコモンレール２１６の作動を制御することによって、スートフィルタ２４４（排気フィルタ２０２）の再生制御が行われる。

厚板状フランジ体２７３の少なくとも一つに、差圧センサ２８１及びＤＰＦ温度センサ２８２の電気配線コネクタ２９４を支持するセンサブラケット２８３を着脱可能に取り付ける。センサブラケット２８３に、差圧センサ２８１及びＤＰＦ温度センサ２８２の電気配線コネクタ２９４を並設している。差圧センサ２８１には、上流及び下流センサ配管２８８，２８９の一端側がそれぞれ接続される。スートフィルタ２４４を挟むような位置関係で、浄化ケーシング２４０に一対の圧力用ボス体２９２を設ける。各圧力用ボス体２９２にはそれぞれ対応するセンサ配管２８８，２８９が接続される。排気ガス温度センサ２８２の電気配線コネクタ２９４は複数個あり、各電気配線コネクタからセンサ配管２９５を延出させる。浄化ケーシング２４０に設けた温度用ボス体２９８に、それぞれ対応するセンサ配管２９５が接続される。

（３）．コモンレール装置の概略
次に、図１０及び図１１を参照しながら、燃料噴射装置であるコモンレール装置２２０の概略を説明する。エンジン２０１における四気筒分の各インジェクタ２１５には、コモンレール装置２２０及び燃料供給ポンプ２１４を介して、燃料タンク２１８を接続してい
る。前述の通り、各インジェクタ２１５は、電磁開閉制御型の燃料噴射バルブ２１９を備えている。コモンレール装置２２０は、円筒状のコモンレール２１６（蓄圧室）を備えている。燃料供給ポンプ２１４の吸入側は、燃料フィルタ２１７及び低圧管２６１を介して燃料タンク２１８に接続している。燃料タンク２１８内の燃料は、燃料フィルタ２１７及び低圧管２６１を介して燃料供給ポンプ２１６に吸い込まれる。燃料供給ポンプ２１６の吐出側には、高圧管２６２を介してコモンレール２１６を接続している。コモンレール２１６には、四本の燃料噴射管２６３を介して四気筒分のインジェクタ２１５を接続している。

燃料タンク２１８には、燃料戻り管２６４を介して燃料供給ポンプ２１４を接続している。コモンレール２１６の長手方向の端部には、コモンレール２１６内の燃料の圧力を制限する戻り管コネクタ２６６を介して、コモンレール戻り管２６７の一端側を接続している。コモンレール戻り管２６７の他端側は燃料戻り管２６４を介して燃料タンク２１８に接続している（燃料戻り管２６４に合流している）。燃料供給ポンプ２１４の余剰燃料とコモンレール２１６の余剰燃料とは、燃料戻り管２６４及びコモンレール戻り管２６７を介して燃料タンク２１８に回収される。

上記の構成において、燃料タンク２１８の燃料は燃料供給ポンプ２１４によってコモンレール２１６に圧送され、高圧の燃料としてコモンレール２１６に蓄えられる。各燃料噴射バルブ２１９をそれぞれ開閉制御（電子制御）することによって、コモンレール２１６内の高圧の燃料が、噴射圧力、噴射時期、噴射期間（噴射量）を高精度にコントロールされた上で、各インジェクタ１１５からエンジン２０１の各気筒に噴射される。このため、エンジン２０１から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減できると共に、エンジン２０１の騒音振動を低減できる。

図１１に示すように、コモンレール装置２２０は、上死点（ＴＤＣ）を挟む付近でメイン噴射Ａを実行するように構成されている。また、コモンレール装置２２０は、メイン噴射Ａ以外に、上死点より約６０°以前のクランク角度θ１の時期に、ＮＯｘ及び騒音の低減を目的として少量のパイロット噴射Ｂを実行したり、上死点直前のクランク角度θ２の時期に、騒音低減を目的としてプレ噴射Ｃを実行したり、上死点後のクランク角度θ３及びθ４の時期に、粒子状物質（以下、ＰＭという）の低減や排気ガスの浄化促進を目的としてアフタ噴射Ｄ及びポスト噴射Ｅを実行したりするように構成されている。

パイロット噴射Ｂは、メイン噴射Ａに対して大きく進角した時期に噴射することによって、燃料と空気との混合を促進させるものである。プレ噴射Ｃは、メイン噴射Ａに先立って噴射することによって、メイン噴射Ａでの着火時期の遅れを短縮するものである。アフタ噴射Ｄは、メイン噴射Ａに対してやや遅角させて噴射することによって、拡散燃焼を活性化させ、エンジン２０１からの排気ガス温度を上昇させる（ＰＭを再燃焼させる）ものである。ポスト噴射Ｅは、メイン噴射Ａに対して大きく遅角した時期に噴射することによって、実際の燃焼過程に寄与せずに未燃焼の燃料として排気フィルタ２０２に供給するものである。排気フィルタ２０２に供給された未燃焼の燃料は、ディーゼル酸化触媒２４３上で反応し、その反応熱によって排気フィルタ２０２内の排気ガス温度が上昇することになる。ここで、図１１におけるグラフの山の高低は、大まかに言って、各噴射段階Ａ〜Ｅでの燃料噴射量の差異を表現している。

（４）．エンジンの制御関連の構造
次に、図１０〜図１３を参照しながら、エンジン２０１の制御関連の構造について説明する。図１０に示す如く、エンジン２０１における各気筒の燃料噴射バルブ２１９を作動させるＥＣＵ３１１を備えている。詳細は省略するが、ＥＣＵ３１１は、各種演算処理や制御を実行するＣＰＵの他、各種データを予め固定的に記憶させたＲＯＭ、制御プログラ
ムや各種データを書換可能に記憶するＥＥＰＲＯＭ、制御プログラムや各種データを一時的に記憶するＲＡＭ、時間計測用のタイマ、及び入出力インターフェイス等を有していて、エンジン２０１又はその近傍に配置している。

ＥＣＵ３１１は、電源印加用のキースイッチ３３１を介してバッテリー３３２に接続している。キースイッチ３３１は、鍵穴に差し込んだ所定の鍵によって切り位置、入り位置及びスタータ位置という３つの端子位置に回動操作可能なロータリスイッチである。キースイッチ３３１は、エンジン２０１搭載対象の作業機に設けた計器パネル３４０に配置している（図１２参照）。キースイッチ３３１の入り位置（端子）をＥＣＵ３１１の入力側に接続している。

ＥＣＵ３１１の入力側には少なくとも、コモンレール２１６内の燃料圧力を検出するレール圧センサ３１２、燃料ポンプ２１４を回転又は停止させる電磁クラッチ３１３、エンジン２０１の回転速度（クランク軸２０３のカムシャフト位置）を検出するエンジン回転センサ３１４、インジェクタ２１５の燃料噴射回数（一行程の燃料噴射期間中の回数）を検出及び設定する噴射設定器３１５、アクセル操作具（図示省略）の操作位置を検出するスロットル位置センサ３１６、吸気経路中の吸気温度を検出する吸気温度センサ３１７、排気経路中の排気ガス温度を検出する排気温度センサ３１８、エンジン２０１の冷却水温度を検出する冷却水温センサ３１９、コモンレール２１６内の燃料温度を検出する燃料温度センサ３２０、ＥＧＲガスの温度を検出するＥＧＲ温度センサ３２１、排気フィルタ２０２内におけるスートフィルタ２４４前後（上下流）の排気ガスの差圧を検出する差圧センサ２８１、排気フィルタ２０２内の排気ガス温度を検出するＤＰＦ温度センサ２８２、排気フィルタ２０２再生動作を許可する再生承認部材としての再生スイッチ３２２、排気フィルタ２０２再生動作を禁止する再生禁止部材としての再生禁止スイッチ３２３、並びに、ロック状態で非作業再生制御（詳細は後述する）以降の各再生制御の実行を禁止するインターロックスイッチ３２４を接続している。

ＥＣＵ３１１の出力側には少なくとも、四気筒分の各燃料噴射バルブ２１９の電磁ソレノイドがそれぞれ接続されている。すなわち、コモンレール２１６に蓄えた高圧燃料が燃料噴射圧力、噴射時期及び噴射期間等を制御しながら、一行程中に複数回に分けて燃料噴射バルブ２１９から噴射されることによって、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑えると共に、スートや二酸化炭素（ＣＯ_２）等の発生も低減した完全燃焼を実行し、燃費を向上させるように構成されている。

また、ＥＣＵ３１１の出力側には、エンジン２０１の吸気圧（吸気量）を調節する吸気スロットル部材２２８、吸気マニホールド２０６へのＥＧＲガスの供給量を調節するＥＧＲバルブ部材２３１、エンジン２０１の異常を報知するエンジン警報ランプ３２５、排気ガスが高温である旨を報知する排気温度警報ランプ３２６、非作業再生制御以降の再生制御の実行を促す再生要求ランプ３２７、排気フィルタ２０２再生動作に関連して明滅する再生ランプ３２８、再生禁止スイッチ３２３の禁止操作によって作動する再生禁止ランプ３２９、及び、排気フィルタ２０２再生動作等に関連して鳴動する警報ブザー３３０を接続している。各種ランプ３２５〜３２９の明滅や警報ブザー３３０の鳴動に関するデータは、予めＥＣＵ３１１のＥＥＰＲＯＭに記憶している。なお、図１２に示すように、再生スイッチ３２２、再生禁止スイッチ３２３及び各種ランプ３２５〜３２９は、エンジン２０１搭載対象の作業機にある計器パネル３４０に配置している。インターロックスイッチ３２４は計器パネル３４０又はその近傍に配置している。

図１２に示すように、再生スイッチ３２２と再生禁止スイッチ３２３とは、中央部に位置する支軸回りに回動可能なロッカースイッチ３３３（シーソースイッチ）に構成している。ロッカースイッチ３３３において支軸を挟んだ一方が再生スイッチ３２２であり、他
方が再生禁止スイッチ３２３である。

再生スイッチ３２２はモーメンタリ動作タイプのものである。すなわち、再生スイッチ３２２は、一回の押下で一つのＯＮパルス信号を発するノンロックタイプのプッシュスイッチである。オペレータによる再生スイッチ３２２の押下時間は、リセット再生制御（詳細は後述する）以降の各再生制御の実行可否を判別する基準の一つに採用している。

再生禁止スイッチ３２３はオルタネイト動作タイプのものである。すなわち、再生禁止スイッチ３２３は、一回押下するとその押下位置でロックされ、もう一回押下すると元の位置に復帰するロック形のプッシュスイッチである。再生禁止スイッチ３２３を押下してロックされていれば、エンジン２０１における現状の駆動状態が維持され、リセット再生制御以降の各再生制御の実行が禁止される。再生禁止スイッチ３２３のオンオフも、リセット再生制御以降の各再生制御の実行可否を判別する基準の一つである。

実施形態の再生スイッチ３２２には再生ランプ３２８を内蔵している。すなわち、ロッカースイッチ３３３の再生スイッチ３２２部分を再生ランプ３２８付きスイッチに構成している。また同様に、実施形態の再生禁止スイッチ３２３には再生禁止ランプ３２９を内蔵していて、ロッカースイッチ３３３の再生禁止スイッチ３２３部分を再生禁止ランプ３２９付きスイッチに構成している。なお、ロッカースイッチ３３３の構造の特性上、再生禁止スイッチ３２３を押下してオンにすると、再生スイッチ３２２はオフになる。再生禁止スイッチ３２３がロック状態であれば、再生スイッチ３２２はオンにできない。再生禁止スイッチ３２３が解除状態であれば、再生スイッチ３２２を押下してオンにできる。

ＥＣＵ３１１のＥＥＰＲＯＭには、エンジン２０１の回転速度ＮとトルクＴ（負荷）との関係を示す出力特性マップＭ（図１３参照）を予め記憶させている。また、詳細は省略するが、ＥＣＵ３１１のＥＥＰＲＯＭには、エンジン２０１の回転速度Ｎと燃料噴射量との関係から排気ガス流量を換算する排気ガス流量マップや、同じくエンジン２０１の回転速度Ｎと燃料噴射量との関係からエンジン２０１のＰＭ排出量を換算するＰＭ排出量マップも予め記憶させている。出力特性マップＭ等の各マップは実験等にて求められる。図１３に示す出力特性マップＭでは、回転速度Ｎを横軸に、トルクＴを縦軸に採っている。出力特性マップＭは、上向き凸に描かれた実線Ｔｍｘで囲まれた領域である。実線Ｔｍｘは、各回転速度Ｎに対する最大トルクを表した最大トルク線である。この場合、エンジン２０１の型式が同じであれば、ＥＣＵ３１１に記憶される出力特性マップＭはいずれも同一（共通）のものになる。図１３に示すように、出力特性マップＭは、所定の排気ガス温度における回転速度ＮとトルクＴとの関係を表した境界線ＢＬ１，ＢＬ２によって上下三つに分断される。

第１境界線ＢＬ１よりも上側の領域は、エンジン２０１の通常運転だけでスートフィルタ２４４に堆積したＰＭを酸化除去できる（ディーゼル酸化触媒２４３の酸化作用が働く）自己再生領域である。第１境界線ＢＬ１と第２境界線ＢＬ２との間の領域は、エンジン２０１の通常運転だけではＰＭが酸化除去されずにスートフィルタ２４４に堆積するものの、後述するアシスト再生制御やリセット再生制御の実行によって排気フィルタ２０２が再生する再生可能領域である。第２境界線ＢＬ２よりも下側の領域は、アシスト再生制御やリセット再生制御を実行しても排気フィルタ２０２が再生しない再生不可領域である。再生不可領域でのエンジン２０１の排気ガス温度は低過ぎるため、この状態からアシスト再生制御やリセット再生制御を実行しても、排気ガス温度が再生境界温度まで上昇しない。つまり、エンジン２０１の回転速度ＮとトルクＴとの関係が再生不可能領域にあれば、アシスト再生制御やリセット再生制御では排気フィルタ２０２が再生しない（スートフィルタ２４４の粒子状物質捕集能力が回復しない）。なお、第１境界線ＢＬ１上の排気ガス温度は、自己再生可能な再生境界温度（約３００℃程度）である。

ＥＣＵ３１１は基本的に、エンジン回転センサ３１４で検出した回転速度とスロットル位置センサ３１６で検出したスロットル位置とからエンジン２０１のトルクを求め、トルクと出力特性とを用いて目標燃料噴射量を演算し、当該演算結果に基づきコモンレール装置２２０を作動させる燃料噴射制御を実行する。なお、コモンレール装置２２０の燃料噴射量は主に、各燃料噴射バルブ２１９の開弁期間を調節して、各インジェクタ２１５への噴射期間を変更することによって調節される。

エンジン２０１の制御方式（再生制御方式）としては、エンジン２０１の通常運転だけで排気フィルタ２０２が自発的に再生する通常運転制御（自己再生制御）と、排気フィルタ２０２の詰り状態が規定水準以上になると排気ガス温度を自動的に上昇させるアシスト再生制御と、ポスト噴射Ｅを用いて排気ガス温度を上昇させるリセット再生制御と、ポスト噴射Ｅとエンジン２０１の所定高速回転速度とを組み合わせて排気ガス温度を上昇させる非作業再生制御（緊急再生制御といってもよい）と、非作業再生制御の失敗時に実行可能なリカバリ再生制御とがある。

通常運転制御では、エンジン２０１における回転速度ＮとトルクＴとの関係が出力特性マップＭの自己再生領域にあり、排気フィルタ２０２内でのＰＭ酸化量がＰＭ捕集量を上回る程度に、エンジン２０１の排気ガスが高温になっている。

アシスト再生制御では、吸気スロットル部材２２８の開度調節とアフタ噴射Ｄとによって、排気フィルタ２０２を再生させる。すなわち、アシスト再生制御では、ＥＧＲバルブ部材２３１を閉弁すると共に、吸気スロットル部材２２８を所定開度まで閉弁させる（絞る）ことによって、エンジン２０１への吸気量を制限する。そうすると、エンジン２０１負荷が増大するから、設定回転速度維持のためにコモンレール装置２２０の燃料噴射量が増加し、エンジン２０１の排気ガス温度を上昇させる。これに合わせて、メイン噴射Ａに対してやや遅角させて噴射するアフタ噴射Ｄによって拡散燃焼を活性化させ、エンジン２０１の排気ガス温度を上昇させる。その結果、排気フィルタ２０２内のＰＭが燃焼除去される。なお、以降に説明する再生制御のいずれにおいても、ＥＧＲバルブ部材２３１は閉弁される。

リセット再生制御は、アシスト再生制御が失敗した場合（排気フィルタ２０２の詰り状態が改善せずＰＭが残留した場合）や、エンジン２０１の累積駆動時間ＴＩが設定時間ＴＩ２（例えば１００時間程度）以上になった場合に行われる。リセット再生制御では、アシスト再生制御の態様に加え、ポスト噴射Ｅをすることによって、排気フィルタ２０２を再生させる。すなわち、リセット再生制御では、吸気スロットル部材２２８の開度調節とアフタ噴射Ｄとに加えて、ポスト噴射Ｅで排気フィルタ２０２内に未燃燃料を直接供給し、未燃燃料をディーゼル酸化触媒２４３で燃焼させることによって、排気フィルタ２０２内の排気ガス温度を上昇させる（約５６０℃程度）。その結果、排気フィルタ２０２内のＰＭが強制的に燃焼除去される。

非作業再生制御は、リセット再生制御が失敗した場合（排気フィルタ２０２の詰り状態が改善せずＰＭが残留した場合）等に行われる。非作業再生制御では、リセット再生制御の態様に加えて、エンジン２０１の回転速度Ｎを所定高速回転速度（例えば２２００ｒｐｍ、最高回転速度若しくはハイアイドル回転速度でもよい）に維持することによって、エンジン２０１の排気ガス温度を上昇させた上で、排気フィルタ２０２内でもポスト噴射Ｅによって排気ガス温度を上昇させる（約６００℃程度）。その結果、リセット再生制御よりも更に好条件下で、排気フィルタ２０２内のＰＭが強制的に燃焼除去される。なお、非作業再生制御での吸気スロットル部材２２８は絞るのではなく、完全に閉弁させる。非作業再生制御でのアフタ噴射Ｄは、アシスト再生制御やリセット再生制御よりもリタード（
遅角）させて行われる。

非作業再生制御では、エンジン２０１の出力を最大出力よりも低い非作業時最大出力（例えば最大出力の８０％程度）に制限している。この場合、エンジン２０１の回転速度Ｎを所定高速回転速度に維持するので、トルクＴを抑制して非作業時最大出力となるように、コモンレール装置２２０の燃料噴射量を調節する。

リカバリ再生制御は、非作業再生制御が失敗した場合（排気フィルタ２０２の詰り状態が改善せずＰＭが過堆積になった場合）等に行われる。実施形態のリカバリ再生制御は、リカバリ第一再生制御とリカバリ第二再生制御との二段階に分けて実行される。リカバリ第一再生制御は、過堆積したＰＭの暴走燃焼のおそれがある状況下で、排気フィルタ２０２内のＰＭを徐々に燃焼除去して、排気フィルタ２０２を緩やかに再生させるものである。リカバリ第二再生制御は、暴走燃焼のおそれがなくなった状況下で、排気フィルタ２０２を速やかに再生させるものである。

リカバリ再生制御全体としては非作業再生制御の態様と基本的に同様に行われるが、リカバリ第一再生制御では、過堆積したＰＭの暴走燃焼を防止するために、例えばポスト噴射Ｅでの燃料噴射量を少なくする等して、排気フィルタ２０２内の排気ガス温度が非作業再生制御よりも低い温度ＴＰ３（例えば５００℃程度）を目標にして且つ長時間（例えば３〜３．５時間程度以内）をかけて、排気フィルタ２０２内のＰＭを徐々に燃焼除去する。リカバリ第一再生制御では、エンジン２０１の出力を非作業時最大出力（例えば最大出力の８０％程度）よりも低いリカバリ時最大出力に制限している。この場合、エンジン２０１のトルクＴだけでなく回転速度Ｎも抑制してリカバリ時最大出力となるように、コモンレール装置２２０の燃料噴射量を調節する。

リカバリ第二再生制御では、吸気スロットル部材２２８の閉弁、アフタ噴射Ｄ、ポスト噴射Ｅ及びエンジン２０１の所定高速回転速度によって、排気フィルタ２０２内の排気ガス温度がリカバリ第一再生制御よりも高い温度ＴＰ４（例えば６００℃程度）を目標にして、排気フィルタ２０２を速やかに再生させる。すなわち、リカバリ第二再生制御の態様は、非作業再生制御の態様と同様である。リカバリ第一再生制御とリカバリ第二再生制御との主たる相違点はポスト噴射Ｅの噴射量であり、例えばリカバリ第一再生制御時のポスト噴射Ｅの噴射量は、リカバリ第二再生制御時のポスト噴射Ｅの噴射量よりも少なくなっている。

通常運転制御はもちろんであるが、アシスト再生制御及びリセット再生制御では、エンジン２０１の動力を例えば作業機の作動部に伝達して各種作業を実行することが可能である（エンジン２０１を通常運転で駆動できる）。非作業再生制御及びリカバリ再生制御では、専らＰＭの燃焼除去のためにエンジン２０１を駆動させ、エンジン２０１の動力によって例えば作業機の作動部を駆動させない。

（５）．排気フィルタ再生制御の態様
次に、図１４以降のフローチャートを参照しながら、ＥＣＵ３１１による排気フィルタ２０２再生制御の一例について説明する。前述の各再生制御はＥＣＵ３１１の指令に基づき実行される。すなわち、図１４以降のフローチャートにて示すアルゴリズムは、ＥＣＵ３１１のＥＥＰＲＯＭに記憶されていて、当該アルゴリズムをＲＡＭに呼び出してからＣＰＵで処理することによって、前述の各再生制御が実行される。

図１４に示すように、排気フィルタ２０２再生制御ではまず、キースイッチ３３１がオンであれば（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、エンジン回転センサ３１４、冷却水温センサ３１９、差圧センサ２８１及びＤＰＦ温度センサ２８２の検出値と、吸気スロットル部材２２８並びにＥＧＲバルブ部材２３１の開度と、コモンレール装置２２０による燃料噴射量とを読み込む（Ｓ１０２）。次いで、過去にアシスト再生制御、リセット再生制御又は非作業再生制御を実行してからの累積駆動時間ＴＩが設定時間ＴＩ１（例えば５０時間）未満であ
れば（Ｓ１０３：ＮＯ）、排気フィルタ２０２内のＰＭ堆積量を推定する（Ｓ１０４）。ステップＳ１０４では、差圧センサ２８１の検出値と排気ガス流量マップとに基づくＰ法でのＰＭ堆積量推定と、エンジン回転センサ３１４の検出値と燃料噴射量とＰＭ排出量マップと排気ガス流量マップとに基づくＣ法でのＰＭ堆積量推定とを行う。Ｐ法及びＣ法でのＰＭ堆積量のいずれかが規定量Ｍａ（例えば８ｇ／ｌ）以上であれば（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、アシスト再生制御を実行する（Ｓ１０６）。

アシスト再生制御の開始から所定時間ＴＩ３（例えば３０分）が経過した場合は（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、アシスト再生制御を終了して通常運転制御に戻る。アシスト再生制御開始から所定時間内であれば（Ｓ１０７：ＮＯ）、Ｃ法によって排気フィルタ２０２内のＰＭ堆積量を推定する（Ｓ１０８）。この点から分かるように実施形態では基本的に、各再生制御の実行中はＣ法でＰＭ堆積量を推定し、それ以外ではＰ法でＰＭ堆積量を推定している。各再生制御の実行中か否かによってＰＭ堆積量の推定方法を変更している。Ｃ法でのＰＭ堆積量が規定量Ｍａ（例えば６ｇ／ｌ）未満であれば（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、アシスト再生制御を終了して通常運転制御に戻る。Ｐ法及びＣ法でのＰＭ堆積量のいずれかが規定量Ｍａ以上の場合において（Ｓ１０９：ＮＯ）、この状態で所定時間ＴＩ４（例えば１０分）を経過した場合は（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、リセット再生制御の前のリセット待機モードであるステップＳ２０１へ移行する。

ステップＳ１０３に戻り、累積駆動時間ＴＩが設定時間ＴＩ１以上で、更に設定時間ＴＩ２（例えば１００時間）以上の場合（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、リセット待機モードであるステップＳ２０１へ移行する。この段階では、再生ランプ３２８が点滅し、オペレータにリセット再生制御の実行を促す。再生禁止スイッチ３２３がオフで再生スイッチ３２２を所定時間（例えば３秒）オンの場合は、排気フィルタ２０２内の排気ガス温度ＴＰがＴＰ１（例えば２５０℃）以上ならば（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、リセット再生制御を実行する（Ｓ２０２）。この段階では、再生ランプ３２８と共に排気温度警報ランプ３２６が点灯する。

再生禁止スイッチ３２３オンか、再生スイッチ３２２オフか、排気フィルタ２０２内の排気ガス温度ＴＰがＴＰ１未満の場合は（Ｓ２０１：ＮＯ）、Ｃ法によって排気フィルタ２０２内のＰＭ堆積量を推定し（Ｓ２０３）、Ｃ法でのＰＭ堆積量が規定量Ｍｒ（例えば６ｇ／ｌ）未満の状態で所定時間ＴＩ５（例えば１時間）を経過すれば（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、リセット待機モードから抜けて通常運転制御に戻る。ステップＳ２０４がＮＯの状態で所定時間ＴＩ６（例えば３時間）が経過した場合は（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、ＰＭ過堆積の可能性が懸念されるので、非作業再生制御の前の非作業待機モードであるステップＳ３０１へ移行する。

リセット再生制御の実行中は、Ｐ法及びＣ法によって排気フィルタ２０２内のＰＭ堆積量を推定する（Ｓ２０６）。Ｐ法及びＣ法でのＰＭ堆積量のいずれかが規定量Ｍｒ（例えば１０ｇ／ｌ）未満であり（Ｓ２０７：ＮＯ）、且つ、排気フィルタ２０２内の排気ガス温度ＴＰがＴＰ２（例えば６００℃）以上の状態で所定時間ＴＩ７（例えば２５分）を経過するか（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、リセット再生制御開始から所定時間ＴＩ８（例えば３０分）を経過すれば（Ｓ２０９：ＹＥＳ）、リセット再生制御を終了して通常運転制御に戻る。Ｐ法及びＣ法でのＰＭ堆積量のいずれかが規定量Ｍｒ以上であれば（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、リセット再生制御失敗とみなし、ＰＭ過堆積の可能性が懸念されるので、非作業再生制御の前の非作業待機モードであるステップＳ３０１へ移行する。

図１５に示すように、非作業待機モードでは始めに、Ｐ法及びＣ法によって排気フィルタ２０２内のＰＭ堆積量を推定する（Ｓ３０１）。この段階では、エンジン警報ランプ３２５及び再生要求ランプ３２７が点灯し、オペレータに非作業再生制御の実行を予告する
。Ｐ法及びＣ法でのＰＭ堆積量のいずれかが規定量Ｍｂ（例えば１２ｇ／ｌ）未満で（Ｓ３０２：ＮＯ）且つ所定時間ＴＩ９（例えば１０時間）内であれば（Ｓ３０３：ＮＯ）、予め設定した非作業移行条件が成立するまで待機する（Ｓ３０４）。Ｐ法及びＣ法でのＰＭ堆積量のいずれかが規定量Ｍｂ以上か（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、非作業待機モードのままで所定時間ＴＩ９（例えば１０時間）を経過した場合は（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、ＰＭ過堆積の可能性が懸念されるので、リカバリ再生制御の前のリカバリ待機モードであるステップＳ４０１へ移行する。なお、非作業待機モードでは、ＰＭ堆積量が例えば１０ｇ／ｌ未満であれば警報ブザー３３０が断続的に鳴動し、例えば１０ｇ／ｌ以上であれば警報ブザー３３０が連続的に鳴動する。警報ブザー３３０の鳴動状態によって、オペレータは排気フィルタ２０２の詰り具合を大まかに把握できる。

ステップＳ３０４に示す非作業移行条件は、インターロックスイッチ３２４が解除状態（オフ）、再生スイッチ３２２を所定時間（例えば３秒）オン、再生禁止スイッチ３２３がオフ、エンジン２０１がローアイドル回転速度（無負荷時の最低限度の回転速度）、並びに、冷却水温センサ３１９の検出値が所定値（例えば６５℃）以上という五つの条件からなっている。この場合、冷却水温センサ３１９の検出値が所定値以上ならば、エンジン２０１の暖機運転完了とみなしている。

ステップＳ３０４において、インターロックスイッチ３２４が解除状態（オフ）、エンジン２０１がローアイドル回転速度、及び、冷却水温センサ３１９の検出値が所定値以上という三つの条件が成立すると、エンジン警報ランプ３２５及び再生要求ランプ３２７の点灯を継続させたままで再生ランプ３２８が点滅し、オペレータに非作業再生制御の実行を促す。そして、再生禁止スイッチ３２３がオフで再生スイッチ３２２を所定時間オンになれば（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、五つの非作業移行条件が成立し、非作業再生制御を実行する（Ｓ３０５）。この段階では、エンジン警報ランプ３２５及び再生要求ランプ３２７は消灯し、再生ランプ３２８と共に排気温度警報ランプ３２６が点灯する。

非作業再生制御の実行中は、Ｃ法で排気フィルタ２０２内のＰＭ堆積量を推定する（Ｓ３０６）。Ｃ法でのＰＭ堆積量が規定量Ｍｓ（例えば８ｇ／ｌ）未満であり（Ｓ３０７：ＹＥＳ）、且つ、排気フィルタ２０２内の排気ガス温度ＴＰがＴＰ２（例えば６００℃）以上で所定時間ＴＩ１０（例えば２５分）を経過するか（Ｓ３０８：ＹＥＳ）、非作業再生制御開始から所定時間ＴＩ１１（例えば３０分）を経過すれば（Ｓ３０９：ＹＥＳ）、非作業再生制御を終了して通常運転制御に戻る。Ｃ法でのＰＭ堆積量が規定量Ｍｓ以上の場合（Ｓ３０７：ＹＥＳ）、この状態で所定時間ＴＩ１２（例えば３０分）を経過すれば（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、非作業再生制御失敗とみなし、ＰＭ過堆積の可能性が懸念されるので、リカバリ再生制御の前のリカバリ待機モードであるステップＳ４０１へ移行する。

非作業再生制御の実行中に、インターロックスイッチ３２４がロック状態（オン）か、再生禁止スイッチ３２３がオンになると（Ｓ３１１：ＹＥＳ）、非作業再生制御が中断される。この段階では、エンジン警報ランプ３２５及び再生要求ランプ３２７が点灯し、再生ランプ３２８が点滅する。再生禁止スイッチ３２３をオンにしていれば、再生禁止ランプ３２９も点灯する。なお、非作業再生制御を中断した場合は、再生スイッチ３２２をオンすれば非作業再生制御が再開される。

図１６に示すように、リカバリ待機モードでは、予め設定したリカバリ移行条件が成立するまで待機する（Ｓ４０１）。この段階では、非作業待機モードと同様に、エンジン警報ランプ３２５及び再生要求ランプ３２７が点灯し、オペレータにリカバリ再生制御の実行を予告する。ステップＳ４０１に示すリカバリ移行条件は、非作業移行条件と基本的に同じであるが、再生スイッチ３２２の押下時間が非作業移行条件の場合よりも長い。すなわち、リカバリ移行条件は、インターロックスイッチ３２４が解除状態（オフ）、再生ス
イッチ３２２を所定時間（例えば１０秒）オン、再生禁止スイッチ３２３がオフ、エンジン２０１がローアイドル回転速度（無負荷時の最低限度の回転速度）、並びに、冷却水温センサ３１９の検出値が所定値（例えば６５℃）以上という五つの条件からなっている。この場合も、冷却水温センサ３１９の検出値が所定値以上ならば、エンジン２０１の暖機運転完了とみなしている。

ステップＳ４０１において、インターロックスイッチ３２４が解除状態（オフ）、エンジン２０１がローアイドル回転速度、及び、冷却水温センサ３１９の検出値が所定値以上という三つの条件が成立すると、エンジン警報ランプ３２５及び再生要求ランプ３２７の点灯を継続させたままで再生ランプ３２８が点滅し、オペレータにリセット再生制御の実行を促す。そして、再生禁止スイッチ３２３がオフで再生スイッチ３２２を所定時間オンになれば（Ｓ４０１：ＹＥＳ）、五つのリカバリ移行条件が成立し、リカバリ第１再生制御を実行する（Ｓ４０２）。この段階では、エンジン警報ランプ３２５及び再生要求ランプ３２７は消灯し、再生ランプ３２８と共に排気温度警報ランプ３２６が点灯する。

リカバリ第一再生制御の実行中は、Ｃ法によって排気フィルタ２０２内のＰＭ堆積量を推定し（Ｓ４０４）、Ｃ法でのＰＭ堆積量が規定量Ｍｃ（例えば８〜１０ｇ／ｌ程度）未満になれば（Ｓ４０５：ＹＥＳ）、リカバリ第二再生制御に移行する（Ｓ４０７）。リカバリ第一再生制御の実行中に、インターロックスイッチ３２４がロック状態（オン）か、再生禁止スイッチ３２３がオンになると（Ｓ４０６：ＹＥＳ）、リカバリ第一再生制御が中断される。この段階では、エンジン警報ランプ３２５及び再生要求ランプ３２７が点灯し、再生ランプ３２８が点滅する。再生禁止スイッチ３２３をオンにしていれば、再生禁止ランプ３２９も点灯する。なお、リカバリ第一再生制御を中断した場合は、再生スイッチ３２２をオンすればリカバリ第一再生制御が再開される。Ｃ法でのＰＭ堆積量が規定量Ｍｃ未満に減らずに（Ｓ４０５：ＮＯ）、リカバリ第一再生制御開始から所定時間ＴＩ１３（例えば３〜３．５時間程度）を経過すれば（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、これ以上リカバリ再生制御を継続しても排気フィルタ２０２再生が困難であると判断してリターンする。この状態では警報が発せられ、エンジンを停止させることになる。

リカバリ第二再生制御において、リカバリ第二再生制御開始から所定時間ＴＩ１４（例えば３０分）を経過すれば（Ｓ４０８：ＹＥＳ）、リカバリ第二再生制御を終了して通常運転制御に戻る。リカバリ第二再生制御の実行中に、インターロックスイッチ３２４がロック状態（オン）か、再生禁止スイッチ３２３がオンになると（Ｓ４０９：ＹＥＳ）、リカバリ第二再生制御が中断される。この段階でも、エンジン警報ランプ３２５及び再生要求ランプ３２７が点灯し、再生ランプ３２８が点滅する。再生禁止スイッチ３２３をオンにしていれば、再生禁止ランプ３２９も点灯する。なお、リカバリ第二再生制御を中断した場合は、再生スイッチ３２２をオンすればリカバリ第二再生制御が再開される。

さて、実施形態の排気フィルタ２０２再生制御では、リセット再生制御又は非作業再生制御を実行してから設定時間ＴＩ１（例えば５０時間）が経過すると、リセット再生制御を経由することなく非作業再生制御を実行できるアローモードを設定している。図１４のステップＳ１１１において、累積駆動時間ＴＩが設定時間ＴＩ１以上でＴＩ２以下であれば（Ｓ１１１：ＮＯ）、ステップＳ５０１に移行する（図１７参照）。ステップＳ５０１において、以前にリセット再生制御又は非作業再生制御を実行済であれば（Ｓ５０１：ＹＥＳ）、再生要求ランプ３２７が点灯すると共に再生ランプ３２８が点滅し、リセット再生制御を経ずに非作業再生制御が可能なアローモードを実行できる旨を報知する。非作業待機モード時とは異なり、エンジン警報ランプ３２５は点灯しない。そして、インターロックスイッチ３２４が解除状態（オフ）、再生禁止スイッチ３２３がオフ及び再生スイッチ３２２を所定時間（例えば１０秒）オンにすれば（Ｓ５０２：ＹＥＳ）、アローモードの待機状態となる（Ｓ５０３）。

ステップＳ５０３において、インターロックスイッチ３２４が解除状態（オフ）、再生スイッチ３２２を所定時間（例えば３秒）オン、再生禁止スイッチ３２３がオフ、エンジ
ン２０１がローアイドル回転速度（無負荷時の最低限度の回転速度）、並びに、冷却水温センサ３１９の検出値が所定値（例えば６５℃）以上という五つの条件が成立すると（Ｓ５０３：ＹＥＳ）、アローモードでの非作業再生制御を実行する（Ｓ５０４）。この段階では、再生要求ランプ３２７は消灯し、再生ランプ３２８と共に排気温度警報ランプ３２６が点灯する。

アローモードでの非作業再生制御（Ｓ５０４〜Ｓ５１０）の態様は、リセット再生制御を経由した場合の非作業再生制御（Ｓ３０５〜Ｓ３１１）と基本的に同じである。Ｃ法でのＰＭ堆積量が規定量Ｍｓ以上の場合（Ｓ５０６：ＹＥＳ）、この状態で所定時間ＴＩ１７（例えば３０分）を経過すれば（Ｓ５０９：ＹＥＳ）、アローモードでの非作業再生制御失敗とみなし、ＰＭ過堆積の可能性が懸念されるので、リカバリ再生制御の前のリカバリ待機モードであるステップＳ４０１へ移行する点も同様である。このような制御を採用すると、オペレータが意図的に非作業再生制御を実行して、排気フィルタ２０２内のＰＭを燃焼除去でき、排気フィルタ２０２のメンテナンス性を向上できる。

（６）．まとめ
上記の記載並びに図１０、図１５及び図１６から明らかなように、コモンレール式エンジン２０１と、前記エンジン２０１の排気経路に配置した排気ガス浄化装置２０２とを備え、前記排気ガス浄化装置２０２内に堆積した粒子状物質を燃焼除去する複数の再生制御を実行可能な排気ガス浄化システムにおいて、前記複数の再生制御としては、ポスト噴射Ｅと所定高速回転速度とを組み合わせて排気ガス温度を上昇させる非作業再生制御と、前記非作業再生制御の失敗時に実行可能なリカバリ再生制御とを少なくとも有し、前記非作業再生制御及び前記リカバリ再生制御では、専ら前記粒子状物質の燃焼除去のために前記エンジン２０１を駆動させ、前記リカバリ再生制御では、前記非作業再生制御よりも低い排気ガス温度で、且つ、前記非作業再生制御よりも長時間をかけるように設定しているから、前記排気ガス浄化装置２０２内で前記粒子状物質が過剰に堆積していても、暴走燃焼を生じさせることなく前記粒子状物質を燃焼除去することが可能になる。従って、前記排気ガス浄化装置２０２の破損（溶損）や過度のエミッション排出を防止できる。

また、前記非作業再生制御が失敗した場合に、予め設定したリカバリ移行条件（図１６のＳ４０１参照）の成立を待機するリカバリ待機モードに移行し、前記リカバリ移行条件が不成立のときは前記リカバリ待機モードで待機することに加え、前記リカバリ再生制御の実行中において、予め設定したリカバリ解除条件（図１６のＳ４０６、Ｓ４０９参照）が成立したときは前記リカバリ再生制御を中断するから、前記リカバリ待機モードに一旦移行したら、その後は、前記リカバリ再生制御か前記リカバリ待機モードにしか移行しないことになる。このため、暴走燃焼を引き起こすような再生制御を実行することがなく、暴走燃焼の発生を防止できる。

更に、前記リカバリ再生制御が完了した場合は通常運転制御に戻るから、オペレータが例えばモード切換のための戻し操作等をする必要がなく、手間が省けてオペレータの操作負担を軽減できる。

上記の記載並びに図１０及び図１４〜図１６から明らかなように、コモンレール式エンジン２０１と、前記エンジン２０１の排気経路に配置した排気ガス浄化装置２０２とを備え、前記排気ガス浄化装置内に堆積した粒子状物質を燃焼除去する複数の再生制御を実行可能な排気ガス浄化システムにおいて、前記複数の再生制御としては、ポスト噴射Ｅを用いて排気ガス温度を上昇させるリセット再生制御と、ポスト噴射Ｅと所定高速回転速度とを組み合わせて排気ガス温度を上昇させる非作業再生制御と、前記非作業再生制御の失敗時に実行可能なリカバリ再生制御とを少なくとも有し、前記非作業再生制御及び前記リカバリ再生制御では、専ら前記粒子状物質の燃焼除去のために前記エンジンを駆動させるか
ら、前記非作業再生制御及び前記リカバリ再生制御では前記エンジン２０１が通常運転をしない。つまり、前記非作業再生制御及び前記リカバリ再生制御は、前記排気ガス浄化装置２０２の破損（溶損）防止や過度のエミッション排出防止といった危機回避のためのモードとして存在している。

その上で、前記リセット再生制御から前記非作業再生制御を経て前記リカバリ再生制御に移行するように設定し、前記リセット再生制御から前記非作業再生制御に移行する際は、予め設定した非作業移行条件（図１５のＳ３０４参照）の成立を待機する非作業待機モードを経由し、前記非作業再生制御から前記リカバリ再生制御に移行する際は、予め設定したリカバリ移行条件（図１６のＳ４０１参照）の成立を待機するリカバリ待機モードを経由し、前記各移行条件が不成立のときは前記各待機モードで待機するから、前記各待機モードに一旦移行したら、前記非作業再生制御又は前記リカバリ再生制御にしか移行しないことになる。このため、暴走燃焼を引き起こすような再生制御を実行することがなく、暴走燃焼の発生を防止でき、前記排気ガス浄化装置２０２の破損（溶損）防止や過度のエミッション排出防止といった危機回避を確実に行える。

また、前記非作業再生制御では、前記エンジン２０１の出力を最大出力よりも低い非作業時最大出力に制限し、前記リカバリ再生制御では、前記エンジン２０１の出力を前記非作業時最大出力よりも低いリカバリ時最大出力に制限するから、前記非作業再生制御や前記リカバリ再生制御を実行した場合に、排気ガスの過度の昇温及び昇圧を防止して、昇温による前記排気ガス浄化装置２０２等の排気系部品の劣化や、昇圧による前記排気系部品の接合部からの排気ガス漏れの発生を抑制できる。

（７）．その他
本願発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えば実施形態の排気ガス浄化システムでは、再生スイッチ３２２と再生禁止スイッチ３２３との両方を有していたが、これに限らず、再生禁止スイッチ３２３を省略して再生スイッチ３２２のみにしても、前述の実施形態と同様の制御を実行できる。

また、再生スイッチ３２２を省略して再生禁止スイッチ３２３のみにしても、前述の実施形態と同様の制御を実行できる。この場合、再生禁止スイッチ３２３はオルタネイト動作タイプのものにすればよい。そして、別例である図１８のステップＳ２０１、図１９のステップＳ３０４、図２０のステップＳ４０１、図２１のステップＳ５０２及びステップＳ５０３に示すように、再生スイッチ３２２のオンオフを判別基準から外しても、リセット再生制御以降の各再生制御の実行可否の判別は可能である。その他、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。

２０１ エンジン
２０２ 排気フィルタ
２２０ コモンレール装置
２２８ 吸気スロットル部材
２３１ ＥＧＲバルブ部材
２４０ 浄化ケーシング
２４３ ディーゼル酸化触媒
２４４ スートフィルタ
２８１ 差圧センサ
２８２ ＤＰＦ温度センサ
３１１ ＥＣＵ
３２２ 再生スイッチ
３２３ 再生禁止スイッチ
３２４ インターロックスイッチ
３２５ エンジン警報ランプ
３２６ 排気温度警報ランプ
３２７ 再生要求ランプ
３２８ 再生ランプ
３２９ 再生禁止ランプ

Claims (3)

1. コモンレール式エンジンと、前記エンジンの排気経路に配置した排気ガス浄化装置とを備え、前記排気ガス浄化装置内に堆積した粒子状物質を燃焼除去する複数の再生制御を実行可能な排気ガス浄化システムにおいて、
   前記複数の再生制御としては、ポスト噴射を用いて排気ガス温度を上昇させるリセット再生制御と、ポスト噴射と所定高速回転速度とを組み合わせて排気ガス温度を上昇させる非作業再生制御と、前記非作業再生制御の失敗時に実行可能なリカバリ再生制御とを少なくとも有し、
   前記非作業再生制御及び前記リカバリ再生制御では、専ら前記粒子状物質の燃焼除去のために前記エンジンを駆動させ、
   前記リセット再生制御から前記非作業再生制御を経て前記リカバリ再生制御に移行するように設定し、前記リセット再生制御から前記非作業再生制御に移行する際は、予め設定した非作業移行条件の成立を待機する非作業待機モードを経由し、前記非作業再生制御から前記リカバリ再生制御に移行する際は、予め設定したリカバリ移行条件の成立を待機するリカバリ待機モードを経由し、前記各移行条件が不成立のときは前記各待機モードで待機する、
   排気ガス浄化システム。
2. 前記非作業再生制御では、前記エンジンの出力を最大出力よりも低い非作業時最大出力に制限する、
   請求項１に記載の排気ガス浄化システム。
3. 前記リカバリ再生制御では、前記エンジンの出力を前記非作業時最大出力よりも低いリカバリ時最大出力に制限する、
   請求項１又は２に記載の排気ガス浄化システム。
   

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