JP5815748B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、例えばディーゼルエンジン等の排気ガス中から有害物質を除去するのに好適に用いられる排気ガス浄化装置を備えた建設機械に関する。

一般に、油圧ショベル、油圧クレーン等の建設機械は、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の前側に俯仰動可能に設けられた作業装置とにより構成されている。上部旋回体は、旋回フレームの後部に油圧ポンプを駆動するためのエンジンを搭載し、旋回フレームの前側にキャブ、燃料タンク、作動油タンク等を搭載している。

ここで、建設機械の原動機となるエンジンには、一般的にディーゼルエンジンが用いられている。このようなディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、例えば粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害物質が含まれることがある。このため、建設機械には、エンジンの排気ガス通路を形成する排気管に排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置が設けられている。

排気ガス浄化装置は、排気ガス中に含まれる一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を酸化して除去する酸化触媒（例えば、Diesel Oxidation Catalyst、略してＤＯＣとも呼ばれている）と、該酸化触媒の下流側に配置され排気ガス中の粒子状物質を捕集して除去する粒子状物質除去フィルタ（例えば、Diesel Particulate Filter、略してＤＰＦとも呼ばれている）とを含んで構成されている（特許文献１）。

ところで、粒子状物質除去フィルタは、粒子状物質が捕集されることに伴って当該フィルタに粒子状物質が堆積し、これによりフィルタが目詰まりする。このため、粒子状物質を一定量捕集した段階で、フィルタから粒子状物質を除去し、フィルタを再生する必要がある。このフィルタの再生は、例えばポスト噴射と呼ばれる再生処理用の燃料噴射を行うことにより排気ガスの温度を上昇させ、フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼することにより行うことができる。

一方、再生処理は、フィルタに粒子状物質が過剰に堆積している状態で行うと、排気ガスの温度が過度に高くなり（粒子状物質の燃焼温度が過度に高くなり）、フィルタが溶損する虞がある。そこで、従来技術によれば、フィルタに捕集される粒子状物質の捕集量を推定し、その推定捕集量が過剰になる前に再生処理を行うように構成している（特許文献２，特許文献３）。

特開２０１０−６５５７７号公報 特開２００６−３２２３７５号公報 特開２００４−１３２３５８号公報

ところで、特許文献２による従来技術は、再生関連デバイス、即ち、フィルタに捕集される粒子状物質の捕集量の推定に用いられるセンサ等のデバイスに異常が検出されると、その異常が何れのデバイスであっても、エンジンの出力を制限する構成としている。しかし、異常が検出されたデバイスによっては、運転を継続できる場合もあれば、可及的速やかにエンジンを停止する措置を取ることが好ましい場合もある。

このため、特許文献２による従来技術によれば、例えばエンジンを停止する措置を取ることが好ましい場合に、運転が継続される虞がある。一方、これとは逆に、例えばフィルタに粒子状物質を捕集するのに十分な余裕があるにも拘わらず、エンジンの出力が過度に制限され、例えば建設機械を作業現場から整備場所まで運転することができなくなる虞もある。

なお、エンジンを停止する措置を取ることが好ましい場合に運転が継続されることを防止するために、再生関連デバイスに異常があった場合に、その異常が何れのデバイスであっても、エンジンを直ちに停止するようにすることが考えられる。しかし、この場合は、例えば建設機械を作業現場から移動することができなくなる虞があり、好ましくない。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、障害が生じた検出器に応じて必要なフェールセーフ措置を取ることができる建設機械を提供することを目的としている。

本発明による建設機械は、オペレータが搭乗する車体と、該車体に搭載されたエンジンと、該エンジンの排気側に設けられフィルタによって前記エンジンから排出される排気ガス中の粒子状物質を捕集する排気ガス浄化装置と、前記フィルタに捕集される粒子状物質を燃焼させることにより該フィルタの再生処理を行う再生装置と、前記エンジン、排気ガス浄化装置および再生装置の稼働状態を検出するための複数種類の検出器により構成される状態検出装置と、該状態検出装置を構成する各検出器の検出値に基づいて前記エンジンおよび再生装置の制御を行う制御装置とを備えてなる。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記状態検出装置は、前記排気ガス浄化装置のフィルタの入口側の圧力と出口側の圧力との差である差圧を検出する差圧検出器を含んで構成し、前記制御装置は、前記状態検出装置を構成する差圧検出器に障害があるか該差圧検出器以外の検出器に障害があるかを判定する障害判定手段と、該障害判定手段により前記差圧検出器以外の検出器に障害があると判定された場合に、前記差圧検出器により検出される差圧に基づいて、前記フィルタに粒子状物質が過剰に堆積したか否かを判定する過堆積判定手段と、前記障害判定手段により前記検出器に障害があると判定された場合、および／または前記過堆積判定手段により前記フィルタに粒子状物質が過剰に堆積したと判定された場合に、前記オペレータにその障害を報知し、および／または前記エンジンの出力を制限する運転制限手段とを備える構成とし、前記運転制限手段は、前記障害判定手段により前記差圧検出器以外の検出器に障害があると判定され、かつ、前記過堆積判定手段により前記フィルタに粒子状物質が過剰に堆積していないと判定された場合は、軽度の運転制限を行い、前記障害判定手段により前記差圧検出器に障害があると判定された場合、または前記過堆積判定手段により前記フィルタに粒子状物質が過剰に堆積したと判定された場合は、前記軽度の運転制限よりも重い重度の運転制限を行う構成としたことにある。

この構成によれば、障害が生じた検出器に応じて必要なフェールセーフ措置を取ることができ、建設機械の信頼性を向上することができる。即ち、障害判定手段により差圧検出器以外の検出器に障害があると判定された場合は、過堆積判定手段が、差圧検出器で検出される差圧に基づいてフィルタに粒子状物質が過剰に堆積したか否かを判定する。このため、過堆積判定手段によりフィルタに粒子状物質が過剰に堆積していないと判定される間は、運転制限手段により軽度の運転制限を行うことにより、運転を継続できるようにすることができる。これにより、差圧検出器以外の検出器に障害がある場合に、エンジンの出力が過度に制限されることを防止することができ、建設機械を作業現場から整備場所まで運転し、必要な修理、交換、整備を行うことができる。

一方、障害判定手段により差圧検出器に障害があると判定された場合、または過堆積判定手段によりフィルタに粒子状物質が過剰に堆積していると判定された場合は、運転制限手段により重度の運転制限を行うことにより、運転が無理に継続されないようにすることができる。この場合、エンジンを直ちに停止しないようにすることにより、建設機械を作業現場から移動させることができる。これにより、建設機械を作業現場から移動した状態で、必要な修理、交換、整備を行うことができる。

さらに、差圧検出器以外の検出器に障害があり、フィルタに粒子状物質が過剰に堆積していない場合は、軽度の運転制限を行うにとどめる。一方、差圧検出器に障害がある場合、またはフィルタに粒子状物質が過剰に堆積した場合は、重度の運転制限を行い、エンジン、排気ガス浄化装置および再生装置に過度の負荷が加わったり、無理に運転が継続されないようにする。

請求項２の発明は、前記軽度の運転制限は、オペレータにその障害を報知すると共に前記エンジンの回転数制限を行い、前記重度の運転制限は、オペレータにその障害を報知すると共に前記エンジンの回転数制限および燃料噴射量制限を行う構成としたことにある。この構成によれば、エンジンの出力が過度に制限されることを抑制しつつ、無理に運転が継続されないようにすることができる。

請求項３の発明は、前記運転制限手段は、前記障害判定手段により前記差圧検出器に障害があると判定された場合、または前記過堆積判定手段により前記フィルタに粒子状物質が過剰に堆積したと判定された場合は、予め設定した所定時間を経過すると前記エンジンを停止させる構成としたことにある。この構成によれば、エンジンを停止するまでの所定時間を適宜設定することにより、建設機械を作業現場から移動できるようにすることと、運転が無理に継続されないようにすることとを、両立することができる。

請求項４の発明は、前記状態検出装置を構成する検出器のうち前記差圧検出器は、前記フィルタの入口側と出口側との圧力を検出する一対の圧力センサであり、前記状態検出装置を構成する検出器のうち前記差圧検出器以外の検出器は、前記エンジンの回転数を検出する回転センサと、前記エンジンの冷却水の温度を検出する冷却水温センサと、前記エンジンに吸入される空気の温度を検出する吸気温センサと、排気ガスの温度を検出する排気温センサと、吸気または排気の流路を絞る絞り弁の開度を検出する開度センサとのうちの少なくとも何れかのセンサとしたことにある。

本発明の実施の形態に適用される油圧ショベルを示す正面図である。 図１中の上部旋回体のうちキャブ、外装カバーの一部を取除いた状態で油圧ショベルを拡大して示す一部破断の平面図である。 エンジン、排気ガス浄化装置、再生装置、制御装置、状態検出装置を示す構成図である。 図３中の制御装置による制御内容を示す流れ図である。 図４中の再生処理を示す流れ図である。

以下、本発明に係る建設機械の実施の形態を、ミニショベルと呼ばれる小型の油圧ショベルに適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図中、１は土砂の掘削作業等に用いられる小型の油圧ショベルである。この油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回装置３を介して旋回可能に搭載され、該下部走行体２と共に車体を構成する上部旋回体４と、該上部旋回体４の前側に俯仰動可能に設けられた作業装置５とにより大略構成されている。

ここで、作業装置５は、スイングポスト式の作業装置として構成され、例えばスイングポスト５Ａ、ブーム５Ｂ、アーム５Ｃ、作業具としてのバケット５Ｄ、作業装置５を左，右に揺動するスイングシリンダ５Ｅ（図２参照）、ブームシリンダ５Ｆ、アームシリンダ５Ｇおよびバケットシリンダ５Ｈ等を備えている。上部旋回体４は、後述の旋回フレーム６、外装カバー７、キャブ８およびカウンタウエイト９等により構成されている。

旋回フレーム６は、上部旋回体４の構造体を形成するもので、該旋回フレーム６は、旋回装置３を介して下部走行体２上に取付けられている。旋回フレーム６には、その後部側に後述のカウンタウエイト９、エンジン１０が設けられ、左前側には後述のキャブ８が設けられている。旋回フレーム６には、キャブ８とカウンタウエイト９との間に位置して外装カバー７が設けられ、この外装カバー７は、旋回フレーム６、キャブ８およびカウンタウエイト９と共に、エンジン１０、油圧ポンプ１７、熱交換器１９、排気ガス浄化装置２０等を収容する空間を画成するものである。

キャブ８は、旋回フレーム６の左前側に搭載され、該キャブ８は、オペレータが搭乗する運転室を内部に画成している。キャブ８の内部には、オペレータが着座する運転席、各種の操作レバー、後述の報知器４０（図３参照）等が配設されている。

カウンタウエイト９は、作業装置５との重量バランスをとるもので、該カウンタウエイト９は、後述するエンジン１０の後側に位置して旋回フレーム６の後端部に取付けられている。図２に示すように、カウンタウエイト９の後面側は、円弧状をなして形成され、カウンタウエイト９を下部走行体２の車体幅内に収める構成となっている。

１０は旋回フレーム６の後側に横置き状態で配置されたエンジンで、該エンジン１０は、小型の油圧ショベル１に原動機として搭載されるため、例えば小型のディーゼルエンジンを用いて構成されている。エンジン１０には、外気を吸込む吸気管１１と、排気ガスを排出する排気ガス通路の一部をなす排気管１２とが設けられている。排気管１２には、後述の排気ガス浄化装置２０が接続して設けられている。

図３に示すように、吸気管１１は、エンジン１０の吸気側に設けられ、該吸気管１１のうちエンジン１０との接続部位は、複数の分岐管を含んだ吸気マニホールドとなっている。吸気管１１の先端側には、外気を清浄化するエアクリーナ１３が接続され、吸気管１１の途中には、後述の吸気絞り弁２５が設けられている。排気管１２は、エンジン１０の排気側に設けられ、該排気管１２のうちエンジン１０との接続部位は、複数の分岐管を含んだ排気マニホールドとなっている。排気管１２の途中には、後述の排気絞り弁２６が設けられている。

ここで、エンジン１０は、電子制御式エンジンにより構成され、燃料の供給量が電子制御噴射弁等の燃料噴射装置１４（図３参照）により可変に制御される。即ち、この燃料噴射装置１４は、後述の制御装置４１から出力される制御信号に基づいてエンジン１０のシリンダ（図示せず）内に噴射される燃料の噴射量（燃料噴射量）を可変に制御する。

ここで、燃料噴射装置１４は、吸気絞り弁２５、排気絞り弁２６等とともに後述の再生装置２４を構成するものである。具体的には、再生装置２４は、制御装置４１の制御信号に応じて、吸気絞り弁２５、排気絞り弁２６の開度を調節すると共に、燃料噴射装置１４によるシリンダへの燃料噴射量を調節することにより、排気ガスの温度を上昇させ、後述する排気ガス浄化装置２０の粒子状物質除去フィルタ２３に堆積した粒子状物質を燃焼し除去する構成となっている。

還流管１５は、吸気管１１と排気管１２との間に設けられ、該還流管１５は、エンジン１０から排気管１２内に排出される排気ガスの一部を吸気管１１に還流させるものである。ここで、還流管１５の途中部位には、後述する制御装置４１からの制御信号により開，閉弁される排気還流弁（ＥＧＲバルブ）１６が設けられている。排気還流弁１６は、排気管１２から吸気管１１に還流する排気ガスの還流量を調節するもので、排気ガスの一部を吸気側に再循環させることにより、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯx）を低減することができる。

油圧ポンプ１７は、エンジン１０の左側に取付けられ、該油圧ポンプ１７は、作動油タンク（図示せず）と共に油圧源を構成するものである。油圧ポンプ１７は、例えば可変容量型の斜板式、斜軸式またはラジアルピストン式油圧ポンプによって構成される。なお、油圧ポンプ１７は、必ずしも可変容量型の油圧ポンプに限らず、例えば固定容量型の油圧ポンプを用いて構成してもよい。

図２に示すように、エンジン１０の左側に動力伝達装置１８が取付けられ、油圧ポンプ１７は、この動力伝達装置１８を介してエンジン１０の回転出力が伝えられる。油圧ポンプ１７は、エンジン１０によって駆動されることにより、コントロールバルブ（図示せず）に向けて圧油（作動油）を吐出するものである。

熱交換器１９は、エンジン１０の右側に位置して旋回フレーム６上に設けられ、該熱交換器１９は、例えばラジエータ、オイルクーラ、インタクーラを含んで構成されている。即ち、熱交換器１９は、エンジン１０の冷却を行うと共に、作動油タンクに戻される圧油（作動油）の冷却も行うものである。

次に、エンジン１０から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置２０について説明する。

即ち、２０はエンジン１０の排気側に設けられた排気ガス浄化装置を示している。図２に示すように、排気ガス浄化装置２０は、エンジン１０の上部左側で、例えば動力伝達装置１８の上側となる位置に配設され、その上流側はエンジン１０の排気管１２が接続されている。排気ガス浄化装置２０は、排気管１２と共に排気ガス通路を構成し、上流側から下流側に排気ガスが流通する間に、この排気ガスに含まれる有害物質を除去する。より具体的には、後述の粒子状物質除去フィルタ２３によってエンジン１０から排出される排気ガス中の粒子状物質を捕集する。

即ち、ディーゼルエンジンからなるエンジン１０は、高効率で耐久性にも優れている。しかし、エンジン１０の排気ガス中には、粒子状物質（ＰＭ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）等の有害物質が含まれている。このため、図３に示すように、排気管１２に取付けられる排気ガス浄化装置２０は、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）等を酸化して除去する後述の酸化触媒２２と、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集して除去する後述の粒子状物質除去フィルタ２３とを含んで構成されている。

図３に示すように、排気ガス浄化装置２０は、例えば複数の筒体を前，後で着脱可能に連結して構成された筒状のケーシング２１を有している。このケーシング２１内には、酸化触媒２２と、フィルタとしての粒子状物質除去フィルタ２３とが取外し可能に収容されている。

酸化触媒２２は、例えばケーシング２１の内径寸法と同等の外径寸法をもったセラミックス製のセル状筒体からなるものである。酸化触媒２２内には、その軸方向には多数の貫通孔（図示せず）が形成され、その内面に貴金属がコーティングされている。酸化触媒２２は、所定の温度の条件のもとで各貫通孔内に排気ガスを流通させることにより、この排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を酸化して除去し、窒素酸化物（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ２）として除去するものである。

一方、粒子状物質除去フィルタ２３は、ケーシング２１内で酸化触媒２２の下流側に配置されている。粒子状物質除去フィルタ２３は、エンジン１０から排出される排気ガス中の粒子状物質を捕集すると共に、捕集した粒子状物質を燃焼して除去することにより排気ガスの浄化を行うものである。このために、粒子状物質除去フィルタ２３は、例えばセラミックス材料等からなる多孔質な部材に軸方向に多数の小孔（図示せず）を設けたセル状筒体により構成されている。これにより、粒子状物質除去フィルタ２３は、多数の小孔を介して粒子状物質を捕集し、捕集した粒子状物質は、後述する再生装置２４の再生処理によって燃焼して除去される。この結果、粒子状物質除去フィルタ２３は再生される。

２４は粒子状物質除去フィルタ２３に捕集される粒子状物質を燃焼させることにより該フィルタ２３の再生処理を行う再生装置で、該再生装置２４は、前述の燃料噴射装置１４と、後述の吸気絞り弁２５と、排気絞り弁２６とにより大略構成されている。再生装置２４は、後述する制御装置４１の指令信号（制御信号）に応じて、吸気絞り弁２５と排気絞り弁２６とのうちの少なくとも一方の絞り弁を流路を絞る方向に駆動すると共に、燃料噴射装置１４によるシリンダへの燃料噴射量を調節する。これにより、後述するように、排気管１２内の排気ガスの温度を上昇させ、粒子状物質除去フィルタ２３に堆積した粒子状物質を燃焼し除去する構成となっている。

吸気絞り弁２５は、エンジン１０の吸気管１１側に設けられ、該吸気絞り弁２５は、粒子状物質除去フィルタ２３の再生処理を行う再生装置２４を構成している。ここで、吸気絞り弁２５は、制御装置４１からの制御信号により通常時は開弁状態（例えば、燃料噴射量に対応した開度、または全開状態）に保持される。一方、再生処理を行うときは、制御装置４１からの制御信号により吸気絞り弁２５は流路を絞る方向に駆動される。

これにより、吸気絞り弁２５は、空気と燃料との空燃比がリッチ傾向となるように吸入空気量を絞る。このとき、エンジン１０の燃焼室内では、空燃比がリッチ傾向となった燃料を燃焼させることにより、排気管１２側に排出する排気ガスの温度が上昇し、粒子状物質除去フィルタ２３に捕集された粒子状物質を燃焼し除去することができる。

排気絞り弁２６は、エンジン１０の排気管１２側に設けられ、該排気絞り弁２６も、粒子状物質除去フィルタ２３の再生処理を行う再生装置２４を構成している。ここで、排気絞り弁２６は、制御装置４１からの制御信号により通常時は全開状態に保持される。一方、再生処理を行うときは、制御装置４１からの制御信号により排気絞り弁２６は流路を絞る方向に駆動され、その開度を小さく絞る制御を行う。

これにより、排気絞り弁２６は、排気管１２内を流れる排気ガスの流量を絞ってエンジン１０に背圧を与え、エンジン１０の負荷を増大させる。このとき、制御装置４１は、エンジン１０の燃料噴射装置１４による燃料噴射量を上記負荷に対応して増大させる。この結果、排気ガスの温度が上昇し、粒子状物質除去フィルタ２３に捕集された粒子状物質を燃焼し除去することができる。

２７はエンジン１０、排気ガス浄化装置２０および再生装置２４の稼働状態を検出するための状態検出装置を示している。状態検出装置２７は、複数種類の検出器、具体的には、後述の回転センサ２８と、冷却水温センサ２９と、吸気温センサ３０と、排気温センサ３１，３２，３３，３４と、圧力センサ３５，３６と、開度センサ３７，３８，３９とにより大略構成されている。この場合、各検出器のうち、圧力センサ３５，３６が差圧検出器に対応し、それ以外のセンサ２８〜３４，３７〜３９は差圧検出器以外の検出器に対応する。なお、本実施の形態にあっては、状態検出装置２７は、小型の油圧ショベル１に設けられたセンサ（検出器）の例示である。従って、圧力センサ３５，３６以外のセンサ２８〜３４，３７〜３９は、エンジン１０、排気ガス浄化装置２０等の構造に応じて、適宜に取付けられるものである。

回転センサ２８は、エンジン１０の回転数（回転速度）を検出するもので、該回転センサ２８は、エンジン１０の回転数を検出し、その検出信号を後述の制御装置４１に出力する。制御装置４１は、例えば、回転センサ２８で検出したエンジン回転数Ｎと、燃料噴射装置１４で噴射された燃料噴射量Ｆと、後述の排気温センサ３２で検出した酸化触媒２２前の排気ガスの温度（排気温度）とに基づいて、粒子状物質除去フィルタ２３に捕集される粒子状物質の捕集量を推定し、その推定捕集量である第１の推定捕集量Ｑ1に基づいて、再生処理を行うか否かの判定を行う。なお、燃料噴射量Ｆは、例えば、エンジン１０の吸気側に設けられた図示しないエアフロメータ（空気流量計）から検出される吸入空気量とエンジン回転数Ｎとから求めることができる他、例えば制御装置４１から燃料噴射装置１４に出力される制御信号（燃料噴射指令）から算出することもできる。

冷却水温センサ２９は、エンジン１０用の冷却水の温度（水温）を検出するもので、該冷却水温センサ２９は、エンジン冷却水の温度を検出し、その検出信号を後述の制御装置４１に出力する。エンジン冷却水の温度は、エンジン１０の稼動状態の監視や、必要に応じてエンジン１０や再生装置２４の制御、状態量の演算等に用いられる。

吸気温センサ３０は、吸入空気の温度（吸気温度）を検出するものである。図３に示すように、吸気温センサ３０は、吸気管１１の途中で吸気絞り弁２５よりも下流側に取付けられ、エンジン１０に吸入される空気の温度を検出する。吸気温センサ３０で検出した吸気温度は、検出信号として後述の制御装置４１に出力される。吸気温度は、エンジン１０の稼動状態の監視や、必要に応じてエンジン１０や再生装置２４の制御、状態量の演算等に用いられる。

排気温センサ３１，３２，３３，３４は、排気ガスの温度（排気温度）を検出するものである。図３に示すように、各排気温センサ３１，３２，３３，３４のうち、絞り弁前排気温センサ３１は、排気管１２の途中で排気絞り弁２６よりも上流側に取付けられている。触媒前排気温センサ３２は、排気ガス浄化装置２０のケーシング２１で酸化触媒２２よりも上流側に取付けられている。フィルタ前排気温センサ３３は、排気ガス浄化装置２０のケーシング２１で粒子状物質除去フィルタ２３よりも上流側に取付けられている。フィルタ後排気温センサ３４は、排気ガス浄化装置２０のケーシング２１で粒子状物質除去フィルタ２３よりも下流側に取付けられている。

絞り弁前排気温センサ３１は、排気絞り弁２６の上流側の排気ガスの温度を検出する。触媒前排気温センサ３２は、酸化触媒２２の上流側の排気ガスの温度を検出する。フィルタ前排気温センサ３３は、粒子状物質除去フィルタ２３の上流側の排気ガスの温度を検出する。フィルタ後排気温センサ３４は、粒子状物質除去フィルタ２３よりも下流側の排気ガスの温度を検出する。各排気温センサ３１，３２，３３，３４で検出した排気温度は、検出信号として後述の制御装置４１に出力される。それぞれの排気温度は、エンジン１０、排気ガス浄化装置２０および再生装置２４の稼働状態の監視や、例えば粒子状物質除去フィルタ２３に捕集される粒子状物質の捕集量の推定等に用いられる。

３５，３６は排気ガス浄化装置２０のケーシング２１に設けられた差圧検出器としての圧力センサを示している。図３に示すように、一対の圧力センサ３５，３６は、粒子状物質除去フィルタ２３の入口側（上流側）と出口側（下流側）とに互いに離間して配置され、それぞれの検出信号を後述の制御装置４１に出力する。制御装置４１は、例えば、圧力センサ３５で検出した入口側の圧力Ｐ1と圧力センサ３６で検出した出口側の圧力Ｐ2とにより差圧ΔＰを算出する。これと共に、その差圧ΔＰと排気温度と排気ガス流量とに基づいて粒子状物質除去フィルタ２３に捕集される粒子状物質の捕集量を推定し、その推定捕集量である第２の推定捕集量Ｑ2に基づいて、再生処理を行うか否かの判定を行う。

開度センサ３７，３８，３９は、吸気または排気の流路を絞る絞り弁（吸気絞り弁２５、排気絞り弁２６、排気還流弁１６）の開弁状態を検出するものである。図３に示すように、各開度センサ３７，３８，３９のうち、吸気絞り弁開度センサ３７は、吸気絞り弁２５に取付けられその開度を検出する。排気絞り弁開度センサ３８は、排気絞り弁２６に取付けられその開度を検出する。排気還流弁開度センサ３９は、排気還流弁１６に取付けられその開度を検出する。各開度センサ３７，３８，３９で検出した開度は、検出信号として後述の制御装置４１に出力される。それぞれの開度は、エンジン１０、排気ガス浄化装置２０および再生装置２４の稼働状態の監視や、例えば粒子状物質除去フィルタ２３に捕集される粒子状物質の捕集量の推定等に用いられる。

報知器４０は、キャブ８内で運転席の近傍に設けられている。報知器４０は、後述の制御装置４１に接続され、該制御装置４１からの指令（報知信号）に基づいて、オペレータに対し、状態検出装置２７を構成するセンサ２８〜３９に障害がある旨、その障害に応じた運転制限を行っている旨を報知するものである。ここで、報知器４０は、報知音を発するブザー、音声を発するスピーカ、報知内容を表示するライトもしくはモニタ等により構成することができる。報知器４０は、制御装置４１が状態検出装置２７の検出器に障害があると判定した場合に、該制御装置４１からの指令（報知信号）に基づいて報知音、報知表示を発する等により、オペレータに対してその旨を報知する。

４１はマイクロコンピュータ等からなる制御装置（コントロールユニット）を示している。制御装置４１は、状態検出装置２７を構成する各センサ２８〜３９の検出値に基づいて、エンジン１０および再生装置２４の制御を行うものである。ここで、制御装置４１は、その入力側が燃料噴射装置１４、状態検出装置２７の各検出器、即ち、回転センサ２８、冷却水温センサ２９、吸気温センサ３０、排気温センサ３１，３２，３３，３４、圧力センサ３５，３６、開度センサ３７，３８，３９等に接続されている。制御装置４１の出力側は、燃料噴射装置１４、吸気絞り弁２５、排気絞り弁２６、排気還流弁１６、報知器４０等に接続されている。制御装置４１は、ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる記憶部４１Ａを有し、この記憶部４１Ａ内には、後述の図４および図５に示す再生処理および運転制限用の処理プログラム、予め作成された粒子状物質の捕集量を推定するための第１のマップ、第２のマップ、計算式、予め設定された捕集量閾値Ｑs、差圧閾値ΔＰs、所定時間Ｔs等が格納されている。

ここで、粒子状物質除去フィルタ２３に捕集される粒子状物質の捕集量を推定するための第１のマップは、少なくともエンジンの回転数Ｎと燃料噴射量Ｆとに基づいて捕集量を推定するためのものである。具体的には、第１のマップは、例えばエンジン回転数Ｎと燃料噴射量Ｆと粒子状物質の排出量Ｈmとの対応関係を予め実験等により求め、その対応関係をマップとして作成したものである。捕集量を推定するための計算式は、推定捕集量をＱ1とし、第１のマップにより求められた粒子状物質の排出量をＨmとし、再生処理により粒子状物質除去フィルタ２３から除去される粒子状物質の量（再生量）をＪとした場合に、下記の数１式として表すことができる。

この場合、再生処理により除去される粒子状物質の量、即ち、再生量Ｊは、例えば、エンジン回転数Ｎと燃料噴射量Ｆとから求められる排気ガスの流量と、酸化触媒２２前の排気温度と、エンジン回転数Ｎと燃料噴射量Ｆとから求められる窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量に排気温度を加味して求められるＮＯ_２転換率との関係から算出することができる。

粒子状物質除去フィルタ２３に捕集される粒子状物質の捕集量を推定するための第２のマップは、少なくとも粒子状物質除去フィルタ２３の差圧ΔＰに基づいて捕集量を推定するためのものである。具体的には、第２のマップは、例えば、差圧ΔＰと排気ガス流量と推定捕集量Ｑ2との対応関係を予め実験等により求め、その対応関係をマップとして作成したものである。なお、粒子状物質除去フィルタ２３の差圧ΔＰは、圧力センサ３５で検出した入口側の圧力をＰ1とし圧力センサ３６で検出した出口側の圧力Ｐ2とした場合に、下記の数２式により算出する（特開２００４−１３２３５８号公報参照）。

捕集量閾値Ｑsは、再生処理を行うか否かを判定するための基準値である。即ち、捕集量閾値Ｑsは、前記第１のマップと計算式とにより推定された第１の推定捕集量Ｑ1と、前記第２のマップにより推定された第２の推定捕集量Ｑ2との少なくとも何れか一方が、捕集量閾値Ｑs以上になったときに、再生処理が必要と判定するためのものである。この捕集量閾値Ｑsは、再生処理を適切な状態、例えば、粒子状物質除去フィルタ２３に十分な粒子状物質が捕集された状態で行えるように、予め実験、計算、シミュレーション等に基づいてその値を設定する。

差圧閾値ΔＰsは、粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積した否かを判定するための基準値である。即ち、差圧閾値ΔＰsは、差圧ΔＰが差圧閾値ΔＰsを超えたときに、フィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積したと判定するためのものである。この差圧閾値ΔＰsは、粒子状物質が過剰に堆積した否かを適切に行えるように、例えばフィルタ２３に粒子状物質を捕集するのに十分な余裕があるにも拘わらず過剰に堆積したと判定されないように、予め実験、計算、シミュレーション等に基づいてその値を設定する。

所定時間Ｔsは、不具合の発生を判断したときからエンジン１０を停止するまでの時間である。具体的には、所定時間Ｔsは、圧力センサ３５，３６に障害があると判定された場合と、圧力センサ３５，３６以外のセンサに障害があると判定され、粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積したと判定された場合とにおいて、その判定からエンジン１０を停止させるまでの時間である。所定時間Ｔsは、障害が発生した場合に、油圧ショベル１を作業現場から移動させる時間を確保でき、かつ、運転が継続されることによる過度の不調を防止できるように、予め実験、計算、シミュレーション等に基づいて設定する。

制御装置４１は、後述する図４および図５の処理プログラムに従って、再生処理を自動的に行う自動再生制御（第１の機能）と、状態検出装置２７を構成するセンサ２８〜３９に障害が生じた場合にその障害に応じた運転制限を行う運転制限制御（第２の機能）とを行う。

まず、第１の機能である自動再生制御に関して述べる。制御装置４１は、粒子状物質除去フィルタ２３に捕集される粒子状物質の捕集量を、少なくとも燃料噴射量Ｆとエンジン回転数Ｎとに基づいて推定する他、少なくとも粒子状物質除去フィルタ２３の差圧ΔＰに基づいても推定する。次に、制御装置４１は、推定された２つの捕集量、即ち、少なくとも燃料噴射量Ｆとエンジン回転数Ｎとに基づいて推定される第１の推定捕集量Ｑ1と少なくとも粒子状物質除去フィルタ２３の差圧ΔＰに基づいて推定される第２の推定捕集量Ｑ2とのうちの少なくとも何れか一方の推定捕集量が、捕集量閾値Ｑs以上となり、再生処理を行う必要があるかを判定する。次に、制御装置４１は、再生処理が必要であると判定したときは、再生装置２４に再生を行う旨の制御信号を出力し、自動再生の制御を行う。具体的には、吸気絞り弁２５と排気絞り弁２６とのうちの少なくとも一方の絞り弁を流路を絞る方向に駆動すると共に、燃料噴射装置１４によるシリンダへの燃料噴射量を調節することにより、粒子状物質除去フィルタ２３に堆積した粒子状物質を燃焼し除去する。

次に、第２の機能である運転制限制御に関して述べる。制御装置４１は、状態検出装置２７を構成するセンサ２８〜３９に不調、異常、誤動作、故障等の障害があるか否かを判定する。次に、制御装置４１は、状態検出装置２７を構成するセンサ２８〜３９の少なくとも何れかに障害があると判定された場合に、圧力センサ３５，３６に障害があるか、または、該圧力センサ３５，３６以外のセンサ２８〜３４，３７〜３９に障害があるかを判定する。次に、制御装置４１は、圧力センサ３５，３６以外のセンサに障害があると判定された場合に、圧力センサ３５，３６により検出される差圧ΔＰに基づいて、粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積したか否かを判定する。

さらに、制御装置４１は、センサ２８〜３９の障害と粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積したか否かとに応じて、運転制限を行う。具体的には、センサ２８〜３９に障害があると判定された場合、および粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積したと判定された場合には、オペレータに対して障害がある旨と粒子状物質が過剰に堆積した旨とを報知する。この場合、制御装置４１は、その報知をするための信号（報知信号）を報知器４０に出力することにより、該報知器４０から報知音、報知表示を発し、障害報知を行う。これと共に、制御装置４１は、エンジン１０の回転数制限や燃料噴射量制限等のエンジン１０の出力の制限を行う。例えば、制御装置４１は、センサ２８〜３９に障害がない場合と比較してエンジン回転数Ｎや燃料噴射量Ｆが小さくなるように、エンジン１０の燃料噴射装置１４に制御信号を出力する。

なお、排出口４２は、排気ガス浄化装置２０の下流側に設けられ、該排出口４２は、粒子状物質除去フィルタ２３よりも下流側に位置してケーシング２１の出口側に接続されている。この排出口４２は、例えば浄化処理された後の排気ガスを大気中に放出する煙突、消音器を含んで構成される。

本実施の形態による油圧ショベル１は、上述の如き構成を有するもので、次に、その動作について説明する。

油圧ショベル１のオペレータは、上部旋回体４のキャブ８に搭乗し、エンジン１０を始動して油圧ポンプ１７を駆動する。これにより、油圧ポンプ１７からの圧油は、制御弁を介して各種アクチュエータに供給される。キャブ８に搭乗したオペレータが走行用の操作レバーを操作したときには、下部走行体２を前進または後退させることができる。

一方、キャブ８内のオペレータが作業用の操作レバーを操作することにより、作業装置５を俯仰動させて土砂の掘削作業等を行うことができる。この場合、小型の油圧ショベル１は、上部旋回体４による旋回半径が小さいため、例えば市街地のように狭い作業現場でも、上部旋回体４を旋回駆動しながら側溝堀作業等を行うことができる。

エンジン１０の運転時には、その排気管１２から有害物質である粒子状物質等が排出される。このときに排気ガス浄化装置２０は、酸化触媒２２によって排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯ）、一酸化炭素（ＣＯ）を酸化除去することができる。粒子状物質除去フィルタ２３は、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する。これにより、浄化した排気ガスを下流側の排出口４２を通じて外部に排出することができる。なお、捕集した粒子状物質は、再生装置２４によって燃焼し除去（再生処理）される。

ところで、状態検出装置２７を構成するセンサ２８〜３９に不調、異常、誤動作、故障等の障害が発生することがある。この場合、その障害の程度によっては、運転を継続できる場合もあれば、エンジン１０を停止する措置を取ることが好ましい場合もある。例えばエンジン１０を停止する措置を取ることが好ましいにも拘わらず、運転が継続されれば、大きな障害に繋がるおそれがある。これとは逆に、例えば粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質を捕集するのに十分な余裕があるにも拘わらず、エンジン１０を直ちに停止することは、好ましくない。

そこで、本実施の形態では、制御装置４１は、再生処理の制御に加え、状態検出装置２７を構成するセンサ２８〜３９の障害を判定すると共に、障害が生じたセンサ２８〜３９に応じて必要なフェールセーフ措置を取ることができるように構成している。具体的には、制御装置４１により、図４および図５に示す処理を実行することにより、再生処理と運転制限処理とを行う構成としている。

即ち、エンジン１０の始動（稼働）により、図４の処理動作がスタートすると、ステップ１では、状態検出装置２７を構成するセンサ２８〜３９が正常か否か、即ち、センサ２８〜３９に異常、誤動作、故障等の障害が発生していないか否かの判定を行う。この判定は、例えば、所定の運転状態や所定の信号（セルフチェック信号）を与えた場合に各センサ２８〜３９から所定の検出結果が得られるか否かにより行う（自己診断する）ことができる。このステップ１で、「ＹＥＳ」、即ち、状態検出装置２７を構成する全てのセンサ２８〜３９が正常である（全てのセンサ２８〜３９に障害がない）と判定された場合は、運転制限処理を行う必要がないので、ステップ２の再生処理に進む。

ステップ２では、粒子状物質除去フィルタ２３に捕集される粒子状物質の量を推定し、その推定捕集量に応じて再生処理を自動的に行う。この不調判定処理は、図５に示すように、第１の推定捕集量Ｑ1と第２の推定捕集量Ｑ2とから再生処理が必要か否かを判定し、再生処理が必要と判定されたときは、再生装置２４に再生を行う旨の制御信号を出力し、自動再生の制御を行うものである。

まず、第１の推定捕集量Ｑ1の推定処理について述べる。即ち、再生処理のステップ２１では、回転センサ２８からエンジン回転数Ｎを読込む。次に、ステップ２２では、燃料噴射量Ｆを読込む。この燃料噴射量Ｆは、例えば、エンジン１０の吸気側に設けられた図示しないエアフロメータ（空気流量計）から検出される吸入空気量とエンジン回転数Ｎとから求めることができる他、例えば制御装置４１から燃料噴射装置１４に出力される制御信号（燃料噴射指令）から算出することもできる。

ステップ２３では、前のステップ２１，２２で読込んだエンジン回転数Ｎと燃料噴射量Ｆとに基づいて、粒子状物質除去フィルタ２３に捕集される粒子状物質の捕集量、即ち、第１の推定捕集量Ｑ1を推定（算出）する。この第１の推定捕集量Ｑ1は、制御装置４１の記憶部４１Ａに格納された前述の第１のマップと計算式とを用いて推定することができる。

即ち、エンジン回転数Ｎと燃料噴射量Ｆとから前述の第１のマップを用いて単位時間当たりの排出量を求めると共に、その排出量を積算することにより、運転開始から現時点までの合計の排出量Ｈmを求める。そして、上述した数１式に基づいて、合計の排出量Ｈmから、現時点までの再生処理で除去された粒子状物質の量（再生量）Ｊを減ずることにより、現時点の第１の推定捕集量Ｑ1を推定することができる。

次に、第２の推定捕集量Ｑ2の推定処理について述べる。ステップ２４では、圧力センサ３５，３６から圧力Ｐ1，Ｐ2を読込む。即ち、粒子状物質除去フィルタ２３の上流側の圧力Ｐ1と下流側の圧力Ｐ2とを読込む。次なるステップ２５では、粒子状物質除去フィルタ２３の上流側の圧力Ｐ1と下流側の圧力Ｐ2との差圧ΔＰを、前述した数２式により演算する。

次のステップ２６では、差圧ΔＰに基づいて粒子状物質除去フィルタ２３に捕集される粒子状物質の捕集量、即ち、第２の推定捕集量Ｑ2を推定（算出）する。この第２の推定捕集量Ｑ2は、制御装置４１の記憶部４１Ａに格納された前述の第２のマップを用いて推定することができる。即ち、差圧ΔＰと排気ガス流量と推定捕集量Ｑ2とを対応させた第２のマップに基づいて、現時点の第２の推定捕集量Ｑ2を推定することができる。

前述のステップ２３で第１の推定捕集量Ｑ1を推定すると共にステップ２６で第２の推定捕集量Ｑ2を推定したならば、ステップ２７で、これら第１の推定捕集量Ｑ1および／または第２の推定捕集量Ｑ2が予め設定した捕集量閾値Ｑs以上であるか否かにより、再生処理を行うか否かの判定を行う。このステップ２７で、「ＹＥＳ」、即ち、少なくとも何れか一方の推定捕集量Ｑ1，Ｑ2が捕集量閾値Ｑs以上であると判定された場合は、粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質が十分に捕集量されているから、ステップ２８に進み、自動再生を開始する。

即ち、ステップ２８では、例えば、制御装置４１から吸気絞り弁２５と排気絞り弁２６とのうちの少なくとも一方の絞り弁に閉弁方向（流路を絞る方向）に駆動する旨の制御信号を出力すると共に、燃料噴射装置１４に燃料噴射量を増大する旨の制御信号を出力する。これにより、エンジン１０から排出される排気ガスの温度を上昇させ、粒子状物質除去フィルタ２３に捕集された粒子状物質を燃焼し除去する。そして、図５のリターンと図４のリターンを介して、図４のスタートに戻り、ステップ１以降の処理を繰返す。

これに対し、ステップ２７で、「ＮＯ」、即ち、両方の推定捕集量Ｑ1，Ｑ2が捕集量閾値Ｑsよりも小さいと判定された場合は、粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質が十分に捕集されていないから、ステップ２８を介することなく、リターンに進む。そして、図５のリターンと図４のリターンを介して、図４のスタートに戻り、ステップ１以降の処理を繰返す。

一方、図４に戻って、ステップ１で、「ＮＯ」、即ち、状態検出装置２７を構成する全てのセンサ２８〜３９が正常ではない（少なくとも何れかのセンサ２８〜３９に障害がある）と判定された場合は、運転制限処理を行う必要があるので、ステップ３に進む。

ステップ３では、圧力センサ３５，３６が正常か否かを判定する。この判定も、自己診断により行うことができる。このステップ３で、「ＹＥＳ」、即ち、圧力センサ３５，３６が正常である（圧力センサ３５，３６に障害がない）と判定された場合は、圧力センサ３５，３６を用いて粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積した否かを判定できるから、ステップ４に進み、圧力センサ３５，３６から圧力Ｐ1，Ｐ2を読込む。即ち、粒子状物質除去フィルタ２３の上流側の圧力Ｐ1と下流側の圧力Ｐ2とを読込む。次のステップ５では、粒子状物質除去フィルタ２３の上流側の圧力Ｐ1と下流側の圧力Ｐ2との差圧ΔＰを、前述した数２式により演算する。

続くステップ６では、差圧ΔＰが予め設定した差圧閾値ΔＰsを超えたか否かにより、粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積したか否かを判定する。即ち、差圧ΔＰが予め設定した差圧閾値ΔＰs以下である場合は、粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積していない（フィルタ２３に粒子状物質を捕集する余裕がある）と判定する。一方、差圧ΔＰが予め設定した差圧閾値ΔＰsを超えた場合は、粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積した（フィルタ２３に粒子状物質を捕集する余裕がない）と判定する。

ステップ６で、「ＹＥＳ」、即ち、粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積していないと判定された場合は、ステップ７に進みフェールセーフ１と判定する。即ち、ステップ３で「ＹＥＳ」と判定されると共にステップ６で「ＹＥＳ」と判定された場合は、圧力センサ３５，３６以外のセンサ２８〜３４，３７〜３９に障害があり、かつ、粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積していない場合であるため、軽度の運転制限となるフェールセーフ１の運転制限を行う。

具体的には、続くステップ８で、オペレータに対して圧力センサ３５，３６以外のセンサ２８〜３４，３７〜３９に障害がある旨を報知する。即ち、制御装置４１から報知器４０に報知音、報知表示等を発する旨の報知信号を出力し、オペレータに対して圧力センサ３５，３６以外のセンサ２８〜３４，３７〜３９に障害がある旨を報知する。

続くステップ９では、エンジン１０の回転数制限を行う。即ち、圧力センサ３５，３６以外のセンサ２８〜３４，３７〜３９に障害がある場合は、圧力センサ３５，３６の検出結果から粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積してないと判定できる間は、例えば油圧ショベル１を作業現場から整備場所まで運転を継続できるように、エンジン１０の回転数を制限する。ステップ１０で、エンジン１０の回転数制限を行ったならば、スタートに戻り、ステップ１以降の処理を繰返す。

一方、ステップ３で、「ＮＯ」、即ち、圧力センサ３５，３６が正常でない（圧力センサ３５，３６に障害がある）と判定された場合、またはステップ６で、「ＮＯ」、即ち、粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積していると判定された場合は、ステップ１０に進みフェールセーフ２と判定する。

具体的には、第１に、ステップ３で「ＮＯ」と判定された場合は、圧力センサ３５，３６に障害があり、この圧力センサ３５，３６により粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積しているか否かを判定できない状態である。第２に、ステップ６で「ＮＯ」と判定された場合は、圧力センサ３５，３６は正常であるが、圧力センサ３５，３６以外のセンサ２８〜３４，３７〜３９には障害があり、かつ、粒子状物質除去フィルタ２３には粒子状物質が過剰に堆積している状態である。このため、これら２つの場合は、上述したフェールセーフ１の軽度の運転制限よりも重い重度の運転制限となるフェールセーフ２の運転制限を行う。

ステップ１１では、オペレータに対して圧力センサ３５，３６に障害がある旨、または粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積している旨を報知する。即ち、制御装置４１から報知器４０に報知音、報知表示等を発する旨の報知信号を出力し、オペレータに対して圧力センサ３５，３６に障害がある旨、またはフィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積している旨（過堆積の旨）を報知する。

次に、続くステップ１２では、エンジン１０の回転数制限および燃料噴射量制限を行う。即ち、ステップ１２まで進んだということは、第１に、圧力センサ３５，３６に障害がある場合、第２に、圧力センサ３５，３６に障害がなくても圧力センサ３５，３６以外のセンサ２８〜３４，３７〜３９に障害があり、かつ、粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積している場合である。このため、ステップ１２では、エンジン１０、排気ガス浄化装置２０および再生装置２４に過度の負荷が加わったり、無理に運転が継続されないように、エンジン１０の回転数制限および燃料噴射量制限を行う。

ステップ１１でオペレータへの報知を行うと共に、ステップ１２でエンジン１０の回転数制限および燃料噴射量制限を行ったならば、ステップ１３に進み、予め設定した所定時間Ｔsが経過したか否かを判定する。即ち、ステップ３で圧力センサ３５，３６が正常でないと判定されてから、またはステップ６で粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積していると判定されてからの経過時間が所定時間Ｔsを超えたか否かを判定する。このステップ１３で、「ＹＥＳ」、即ち、予め設定した所定時間Ｔsを経過したと判定された場合は、ステップ１４に進み、エンジン１０を停止させる。即ち、これ以上の運転の継続は好ましくないため、エンジン１０を停止させる。

一方、ステップ１４で、「ＮＯ」、即ち、予め設定した所定時間Ｔsを経過していないと判定された場合は、例えば油圧ショベル１を作業現場から移動させる時間を確保すべく、ステップ１４を介することなく、リターンに進むと共にスタートに戻り、ステップ１以降の処理を繰返す。

かくして、本実施の形態によれば、障害が生じたセンサ２８〜３９に応じて必要なフェールセーフ措置を取ることができ、油圧ショベル１の信頼性を向上することができる。

即ち、ステップ１とステップ３の処理により、圧力センサ３５，３６が正常であるが、該圧力センサ３５，３６以外のセンサ２８〜３４，３７〜３９に障害があると判定された場合は、ステップ６の処理により圧力センサ３５，３６で検出される差圧ΔＰに基づいて粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積したか否かを判定する。このため、ステップ６によりフィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積していないと判定される間は、ステップ８とステップ９との処理により軽度の運転制限（エンジン回転数制限）を行うことにより、運転を継続できるようにすることができる。これにより、圧力センサ３５，３６以外のセンサ２８〜３４，３７〜３９に障害がある場合に、エンジン１０の出力が過度に制限されることを防止することができ、油圧ショベル１を作業現場から整備場所まで運転し、必要な修理、交換、整備を行うことができる。

一方、第１にステップ１とステップ３の処理により圧力センサ３５，３６に障害があると判定された場合、第２にステップ１とステップ３の処理により圧力センサ３５，３６以外のセンサ２８〜３４，３７〜３９に障害があると判定され、かつ、ステップ６の処理により粒子状物質除去フィルタ２３に粒子状物質が過剰に堆積したと判定された場合は、ステップ１１〜ステップ１４の処理により重度の運転制限（エンジン回転数制限と燃料噴射量制限）を行う。これより、エンジン１０、排気ガス浄化装置２０および再生装置２４に過度の負荷が加わったり、無理に運転が継続されないようにすることができる。

この場合、ステップ１３とステップ１４の処理により、所定時間Ｔsの経過後にエンジン１０を停止する構成としているので、所定時間Ｔsが経過する前に油圧ショベル１を作業現場から移動させることができる。これにより、油圧ショベル１を作業現場から移動した状態で、必要な修理、交換、整備を行うことができる。しかも、所定時間Ｔsを適宜設定することにより、油圧ショベル１を作業現場から移動できるようにすることと運転が無理に継続されないようにすることとを両立することができる。

なお、上述した実施の形態では、図４に示すステップ１，３の処理が本発明の構成要件である障害判定手段の具体例であり、ステップ６の処理が過堆積判定手段の具体例であり、ステップ７〜１４の処理が運転制限手段の具体例を示している。

上述した実施の形態では、軽度の運転制限としては、報知器４０によりオペレータに報知すると共にエンジン１０の回転数制限を行う場合を例示した。また、重度の運転制限としては、報知器４０によりオペレータに報知すると共にエンジン１０の回転数制限および燃料噴射量制限を行い、さらに、所定時間Ｔsの経過後にエンジン１０を停止する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、軽度の運転制限として報知器によりオペレータへの報知を行い、重度の運転制限としてエンジンの回転数制限および燃料噴射量制限を行う構成としてもよい。即ち、障害が生じた検出器に応じて必要な運転制限、例えば、軽度の運転制限として単にオペレータに警告するのみで通常の作業を継続することができる警告レベルとし、重度の運転制限として作業は継続できないが油圧ショベル１を移動できるレベルにする等、運転制限を適宜選択することができる。

上述した実施の形態では、状態検出装置２７を構成する検出器として、回転センサ２８と、冷却水温センサ２９と、吸気温センサ３０と、排気温センサ３１，３２，３３，３４と、圧力センサ３５，３６と、開度センサ３７，３８，３９とを用いた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、吸入空気量を検出する吸入空気流量センサ、排気ガスの流量を検出する排気ガス流量センサ等の検出器を用いてもよい。即ち、状態検出装置を構成する検出器は、エンジン、排気ガス浄化装置および再生装置の稼働状態を検出する検出器として各種の検出器を用いることができる。逆に、実施の形態で用いた各センサ２８〜３９の全てを用いる必要はなく、圧力センサ３５，３６以外のセンサは、必要に応じて設ければよい。従って、例えば、排気ガス浄化装置２０に酸化触媒２２を備えていない場合は、排気温センサ３２を省略してもよい。

上述した実施の形態では、排気ガス浄化装置２０を、酸化触媒２２と粒子状物質除去フィルタ２３とにより構成した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、酸化触媒と粒子状物質除去フィルタの他、尿素噴射弁、選択還元触媒装置等を組合せて用いる構成としてもよい。

さらに、上述した実施の形態では、排気ガス浄化装置２０を小型の油圧ショベル１に搭載した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明による排気ガス浄化装置を備えた建設機械はこれに限るものではなく、例えば中型以上の油圧ショベルに適用してもよい。また、ホイール式の下部走行体を備えた油圧ショベル、ホイールローダ、フォークリフト、油圧クレーン等の建設機械にも広く適用することができるものである。

１ 油圧ショベル（建設機械）
２ 下部走行体（車体）
４ 上部旋回体（車体）
１０ エンジン
１４ 燃料噴射装置
２０ 排気ガス浄化装置
２３ 粒子状物質除去フィルタ（フィルタ）
２４ 再生装置
２７ 状態検出装置
２８ 回転センサ（検出器）
２９ 冷却水温センサ（検出器）
３０ 吸気温センサ（検出器）
３１ 絞り弁前排気温センサ（検出器）
３２ 触媒前排気温センサ（検出器）
３３ フィルタ前排気温センサ（検出器）
３４ フィルタ後排気温センサ（検出器）
３５，３６ 圧力センサ（差圧検出器）
３７ 吸気絞り弁開度センサ（検出器）
３８ 排気絞り弁開度センサ（検出器）
３９ 排気還流弁開度センサ（検出器）
４０ 報知器
４１ 制御装置

Claims (4)

1. オペレータが搭乗する車体（２，４）と、該車体（２，４）に搭載されたエンジン（１０）と、該エンジン（１０）の排気側に設けられフィルタ（２３）によって前記エンジン（１０）から排出される排気ガス中の粒子状物質を捕集する排気ガス浄化装置（２０）と、前記フィルタ（２３）に捕集される粒子状物質を燃焼させることにより該フィルタの再生処理を行う再生装置（２４）と、前記エンジン（１０）、排気ガス浄化装置（２０）および再生装置（２４）の稼働状態を検出するための複数種類の検出器により構成される状態検出装置（２７）と、該状態検出装置（２７）を構成する各検出器の検出値に基づいて前記エンジン（１０）および再生装置（２４）の制御を行う制御装置（４１）とを備えてなる建設機械において、
   前記状態検出装置（２７）は、前記排気ガス浄化装置（２０）のフィルタ（２３）の入口側の圧力と出口側の圧力との差である差圧を検出する差圧検出器（３５，３６）を含んで構成し、
   前記制御装置（４１）は、
   前記状態検出装置（２７）を構成する差圧検出器（３５，３６）に障害があるか該差圧検出器（３５，３６）以外の検出器に障害があるかを判定する障害判定手段と、
   該障害判定手段により前記差圧検出器（３５，３６）以外の検出器に障害があると判定された場合に、前記差圧検出器（３５，３６）により検出される差圧に基づいて、前記フィルタ（２３）に粒子状物質が過剰に堆積したか否かを判定する過堆積判定手段と、
   前記障害判定手段により前記検出器に障害があると判定された場合、および／または前記過堆積判定手段により前記フィルタ（２３）に粒子状物質が過剰に堆積したと判定された場合に、前記オペレータにその障害を報知し、および／または前記エンジン（１０）の出力を制限する運転制限手段とを備える構成とし、
   前記運転制限手段は、
   前記障害判定手段により前記差圧検出器（３５，３６）以外の検出器に障害があると判定され、かつ、前記過堆積判定手段により前記フィルタ（２３）に粒子状物質が過剰に堆積していないと判定された場合は、軽度の運転制限を行い、
   前記障害判定手段により前記差圧検出器（３５，３６）に障害があると判定された場合、または前記過堆積判定手段により前記フィルタ（２３）に粒子状物質が過剰に堆積したと判定された場合は、前記軽度の運転制限よりも重い重度の運転制限を行う構成としたことを特徴とする建設機械。
2. 前記軽度の運転制限は、オペレータにその障害を報知すると共に前記エンジン（１０）の回転数制限を行い、
   前記重度の運転制限は、オペレータにその障害を報知すると共に前記エンジン（１０）の回転数制限および燃料噴射量制限を行う構成としてなる請求項１に記載の建設機械。
3. 前記運転制限手段は、前記障害判定手段により前記差圧検出器（３５，３６）に障害があると判定された場合、または前記過堆積判定手段により前記フィルタ（２３）に粒子状物質が過剰に堆積したと判定された場合は、予め設定した所定時間を経過すると前記エンジン（１０）を停止させる構成としてなる請求項１または２に記載の建設機械。
4. 前記状態検出装置（２７）を構成する検出器のうち前記差圧検出器（３５，３６）は、前記フィルタ（２３）の入口側と出口側との圧力を検出する一対の圧力センサ（３５，３６）であり、
   前記状態検出装置（２７）を構成する検出器のうち前記差圧検出器（３５，３６）以外の検出器は、前記エンジン（１０）の回転数を検出する回転センサ（２８）と、前記エンジン（１０）の冷却水の温度を検出する冷却水温センサ（２９）と、前記エンジン（１０）に吸入される空気の温度を検出する吸気温センサ（３０）と、排気ガスの温度を検出する排気温センサ（３１，３２，３３，３４）と、吸気または排気の流路を絞る絞り弁（１６，２５，２６）の開度を検出する開度センサ（３７，３８，３９）とのうちの少なくとも何れかのセンサである請求項１，２または３に記載の建設機械。

Images