JP5815749B2 - 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等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。

より具体的には、エンジンから排出される粒子状物質の排出量（発生量）を、エンジンの回転数、燃料噴射量等から推定し、その推定量が予め設定した閾値に達したとき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）。

運転時間の経過に伴って、フィルタには、再生処理により燃焼し除去される粒子状物質以外の物質、即ち、再生処理によっても燃焼し除去されないエンジンオイルや燃料等に含まれる灰（アッシュ）が堆積する。他の従来技術によれば、フィルタに堆積する上記灰の量を、再生処理を行った回数に基づいて推定し、この推定される灰の量を加味して再生処理を行う構成となっている（特許文献４）。

特開２０１０−６５５７７号公報 特開平１１−１３４５５号公報 特開２００４−１３２３５８号公報 特開平７−１１９３５号公報

ところで、エンジンの燃料、エンジンオイルには、品質の悪いもの、例えば、硫黄分、添加剤、再生処理によって燃焼し除去されない灰分等を多く含有したもの（粗悪燃料、粗悪オイル）がある。このような品質の悪い燃料、エンジンオイルが使用されると、粒子状物質の排出量が増大し、再生処理の頻度が増大したり、フィルタの性能が低下する虞がある。

特許文献２による従来技術によれば、エンジンの回転数と燃料噴射量と粒子状物質の発生量との対応関係をマップとして予め作成し、該マップを用いてフィルタに捕集される粒子状物質の捕集量を推定する構成となっている。ここで、マップは、標準的な品質の燃料やエンジンオイルを用いて作成されるため、例えば品質の悪い燃料やエンジンオイルが使用されると、推定される捕集量と実際の捕集量と間の誤差が大きくなる虞がある。誤差が大きいまま運転が継続されると、フィルタに粒子状物質が過剰に堆積した状態で再生処理が行われ、フィルタの温度が過度に高くなり、フィルタの耐久性が低下する虞がある。さらに、エンジンの燃料噴射系を構成する機器等の耐久性を低下させる虞もある。

特許文献４による従来技術によれば、フィルタに堆積する灰を加味して再生処理を行う構成となっているが、灰の推定精度を十分に確保できない虞がある。特に、品質の悪い燃料やエンジンオイルが一時的に使用される場合の変動要因には対処することができず、特許文献２による従来技術と同様に、フィルタやエンジンの耐久性が低下する虞がある。

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、品質の悪い燃料やエンジンオイルが使用されることによりフィルタやエンジンの耐久性が低下することを未然に防止することができ、信頼性、安定性を向上す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。

（１）．本発明による建設機械は、自走可能な車体と、該車体に搭載されたエンジンと、該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フィルタを有し前記エンジンの排気側に設けられる排気ガス浄化装置と、該排気ガス浄化装置の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を備えてなる。

上述した課題を解決するために、本発明が採用する構成の特徴は、前記再生装置は、前記フィルタに捕集される粒子状物質の捕集量を、少なくとも前記エンジンの回転数と燃料噴射量とに基づいて推定する第１の捕集量推定手段と、前記フィルタに捕集される粒子状物質の捕集量を、少なくとも前記フィルタの入口側の圧力（Ｐ1）と出口側の圧力（Ｐ2）の差である差圧（ΔＰ＝Ｐ1−Ｐ2）に基づいて推定する第２の捕集量推定手段と、前記第１の捕集量推定手段により推定される第１の推定捕集量（Ｑ1）と前記第２の捕集量推定手段により推定される第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、予め設定した捕集量閾値（Ｑs）以上であるか否かにより前記再生処理を行うか否かの判定を行う再生判定手段と、前記第１の推定捕集量（Ｑ1）よりも前記第２の推定捕集量（Ｑ2）が大きくなった場合に、前記再生装置に不調があると判定する不調判定手段とを備える構成としたことにある。

この構成によれば、品質の悪いエンジンオイルや燃料が使用されることにより、第１の推定捕集量（Ｑ1）よりも第２の推定捕集量（Ｑ2）が大きくなると、不調判定手段により不調がある（ないし不調をきたす虞がある）旨を判定することができる。このため、エンジンオイルや燃料の交換等の必要な整備、修理を行うことができ、フィルタ、エンジンの耐久性を高めることができる。これにより、建設機械の信頼性、安定性を向上することができる。

（２）．本発明によると、前記捕集量閾値（Ｑs）は、前記フィルタに捕集された粒子状物質が該フィルタの再生処理に必要な捕集量になったか否かを判定する判定値であることにある。この構成によれば、捕集量閾値（Ｑs）を基準としてフィルタに粒子状物質が捕集されたときに再生装置により再生処理を行うことができる。

（３）．本発明によると、前記再生装置は、前記フィルタの再生処理を行うときに、前記エンジンの燃料噴射装置で再生用の燃料噴射を行うことにより、または、前記エンジンの吸気側に設けた吸気絞り弁と排気側に設けた排気絞り弁とのうちの少なくとも一方の絞り弁の流路を絞る方向に駆動することにより、前記フィルタに捕集される粒子状物質を燃焼させる構成としたことにある。この構成によれば、再生処理を機種に適合した方法で行うことができる。

（４）．本発明によると、前記不調判定手段は、前記第１の推定捕集量（Ｑ1）と第２の推定捕集量（Ｑ2）との差（ΔＱ＝Ｑ2−Ｑ1）が予め設定した所定の値（ΔＱs）以上になり、かつ、所定の値（ΔＱs）以上の状態の継続時間（Ｔ）が予め設定した所定時間（Ｔs）以上になった場合に、前記再生装置に不調があると判定する構成としたことにある。

この構成によれば、第１の推定捕集量（Ｑ1）と第２の推定捕集量（Ｑ2）との差（ΔＱ＝Ｑ2−Ｑ1）と、その差（ΔＱ）が所定の値（ΔＱs）以上の状態の継続時間（Ｔ）とに基づいて、不調の判定を行うことができる。このため、品質の悪い燃料やエンジンオイルが使用されることに伴うフィルタやエンジンに不調がある旨（ないし不調をきたす虞がある旨）の判定を、安定して行うことができる。

（５）．本発明によると、前記不調判定手段は、前記第２の推定捕集量（Ｑ2）が前記捕集量閾値（Ｑs）以上になることにより行われる前記再生処理の間隔（ΔＫ）が予め設定した所定時間（ΔＫs）以内になり、かつ、所定時間（ΔＫs）以内の間隔で再生処理が行われた回数（Ｃ）が予め設定した所定回数（Ｃs）に達した場合に、前記再生装置に不調があると判定する構成としたことにある。

この構成によれば、再生処理の間隔（ΔＫ）とその回数（Ｃ）とに基づいて、不調の判定を行うことができる。このため、品質の悪い燃料やエンジンオイルが使用されることに伴うフィルタやエンジンに不調がある旨（ないし不調をきたす虞がある旨）の判定を、安定して行うことができる。

（６）．本発明によると、前記不調判定手段は、前記第１の推定捕集量（Ｑ1）と第２の推定捕集量（Ｑ2）との差（ΔＱ＝Ｑ2−Ｑ1）が予め設定した所定の値（ΔＱs）以上になり、この状態で行われる前記再生処理の間隔（ΔＬ）が予め設定した所定時間（ΔＬs）以内で、かつ、該所定時間（ΔＬs）以内の間隔で再生処理が行われた回数（Ｍ）が予め設定した所定回数（Ｍs）に達した場合に、前記再生装置に不調があると判定する構成としたことにある。

この構成によれば、第１の推定捕集量（Ｑ1）と第２の推定捕集量（Ｑ2）との差（ΔＱ＝Ｑ2−Ｑ1）と、その差（ΔＱ）が所定の値（ΔＱs）以上の状態で行われる再生処理の間隔（ΔＬ）と、その回数（Ｍ）とに基づいて、不調の判定を行うことができる。このため、品質の悪い燃料やエンジンオイルが使用されることに伴うフィルタやエンジンに不調がある旨（ないし不調をきたす虞がある旨）の判定を、より安定して行うことができる。

（７）．本発明によると、前記再生装置は、前記不調判定手段により不調があると判定した場合に、前記車体に搭乗するオペレータに不調がある旨を報知する信号を出力する構成としたことにある。

この構成によれば、不調判定手段により不調がある（ないし不調をきたす虞がある）と判定した場合にオペレータにその旨が報知されるため、その報知に応じて建設機械の整備、修理を行うことができる。これにより、フィルタやエンジンの耐久性が低下したり過度の不調が生じることを未然に防止することができる。

（８）．本発明によると、前記再生装置は、前記不調判定手段により不調があると判定した場合に、前記エンジンの出力を定格出力よりも小さく制限する構成としたことにある。

この構成によれば、不調判定手段により不調がある（ないし不調をきたす虞がある）と判定した場合にエンジンの出力を定格出力よりも小さく制限することができる。このため、品質の悪い燃料やエンジンオイルが使用された場合でも、エンジンに大きな負荷が加わることを抑制することができる。これにより、エンジンやフィルタの耐久性の低下、過度の不調を未然に防止することができる。

本発明の第１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、再生装置等を示す回路構成図である。 再生装置による粒子状物質除去フィルタの再生処理を示す流れ図である。 図４中の不調判定処理を示す流れ図である。 第１の推定捕集量と第２の推定捕集量との差ΔＱの時間変化の一例を示す特性線図である。 本発明の第２の実施の形態による不調判定処理を示す流れ図である。 第２の推定捕集量Ｑ2の時間変化の一例を示す特性線図である。 本発明の第３の実施の形態によるエンジン、排気ガス浄化装置、再生装置等を示す図３と同様の回路構成図である。 本発明の第４の実施の形態による不調判定処理を示す流れ図である。 第１の推定捕集量と第２の推定捕集量の時間変化の一例を示す特性線図である。

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１ないし図６は本発明に係る建設機械の第１の実施の形態を示している。

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１５、熱交換器１７、排気ガス浄化装置１８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２７（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の車体幅内に収ま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（図３参照）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。吸気管１１は、エンジン１０に向けて外気（空気）が流入するもので、その先端側には、外気を清浄化するエアクリーナ１３が接続されている。排気管１２には、後述の排気ガス浄化装置１８が接続して設けられている。

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、後述のコントローラ２８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。

さらに、燃料噴射装置１４は、後述するコントローラ２８等と共に再生装置２２を構成するもので、燃料噴射装置１４は、コントローラ２８の制御信号に応じて、例えばポスト噴射と呼ばれる再生処理用の燃料噴射（燃焼工程後の追加噴射）を行う。これにより、排気ガスの温度を上昇させ、後述する排気ガス浄化装置１８の粒子状物質除去フィルタ２１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。

油圧ポンプ１５は、エンジン１０の左側に取付けられ、該油圧ポンプ１５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１５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１５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１６が取付けられ、油圧ポンプ１５は、この動力伝達装置１６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１５は、エンジン１０によって駆動されることにより制御弁（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１７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、この熱交換器１７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１７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１８について説明する。

即ち、１８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、該排気ガス浄化装置１８は、エンジン１０の上部左側で、例えば動力伝達装置１６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１８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ものである。

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１８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２０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２１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１８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１９を有している。このケーシング１９内には、酸化触媒２０と、フィルタとしての粒子状物質除去フィルタ２１とが取外し可能に収容されている。

酸化触媒２０は、例えばケーシング１９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２０内には、その軸方向に多数の貫通孔（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２０は、所定の温度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２１は、ケーシング１９内で酸化触媒２０の下流側に配置されている。粒子状物質除去フィルタ２１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２１は、例えばセラミックス材料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２１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、後述の再生装置２２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２１は再生される。

次に、フィルタ２１の再生処理を行う再生装置２２について説明する。

即ち、２２は排気ガス浄化装置１８の粒子状物質除去フィルタ２１に捕集された粒子状物質を燃焼させることにより該フィルタ２１の再生処理を行う再生装置を示している。再生装置２２は、前述の燃料噴射装置１４、後述の回転センサ２３、圧力センサ２４，２５、排気温センサ２６、報知器２７、コントローラ２８を含んで構成されている。再生装置２２は、コントローラ２８の指令信号（制御信号）に応じて燃料噴射装置１４によりポスト噴射を行う。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２１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。

ここで、再生装置２２は、コントローラ２８の判定により自動的に再生処理を行う自動再生機能と、コントローラ２８により再生装置２２やエンジン１０に不調がある場合にオペレータに不調を報知する不調報知機能とを有している。より具体的には、不調報知機能は、品質の悪い燃料やエンジンオイルが使用されることにより再生装置２２やエンジン１０に不調が生じたり不調をきたす虞がある（以下、不調があるという）と判定した場合に、オペレータにその旨を報知するものである。この場合、コントローラ２８は、エンジン１０の回転数を制限する機能も備えている。

回転センサ２３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２３は、エンジン１０の回転数Ｎを検出し、その検出信号を後述のコントローラ２８に出力する。コントローラ２８は、回転センサ２３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２６で検出した排気ガスの温度（排気温度）とに基づいて、粒子状物質除去フィルタ２１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、例えばコントローラ２８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。

圧力センサ２４，２５は、排気ガス浄化装置１８のケーシング１９に設けられている。図３に示すように、圧力センサ２４，２５は、粒子状物質除去フィルタ２１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コントローラ２８に出力する。コントローラ２８は、圧力センサ２４で検出した入口側の圧力Ｐ1と圧力センサ２５で検出した出口側の圧力Ｐ2とにより差圧ΔＰを算出すると共に、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２１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。

排気温センサ２６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、排気温センサ２６は、排気ガス浄化装置１８のケーシング１９に取付けられ、例えば排気管１２側から排出される排気ガスの温度を検出する。排気温センサ２６で検出した排気温度は、検出信号として後述のコントローラ２８に出力される。排気温度は、粒子状物質除去フィルタ２１に捕集される粒子状物質の捕集量の推定に用いられる。

報知器２７は、キャブ８内で運転席の近傍に設けられている。報知器２７は、コントローラ２８に接続され、該コントローラ２８からの指令（報知信号）に基づいて、オペレータに対して再生装置２２やエンジン１０に不調がある旨を報知するものである。ここで、報知器２７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２７は、コントローラ２８が不調あり（ないし不調をきたす虞あり）と判定した場合に、該コントローラ２８からの指令（報知信号）に基づいて報知音、報知表示を発することにより、オペレータに対してその旨を報知する。

コントローラ２８は、マイクロコンピュータ等からなり、該コントローラ２８は、その入力側が燃料噴射装置１４、回転センサ２３、圧力センサ２４，２５、排気温センサ２６等に接続されている。コントローラ２８の出力側は、燃料噴射装置１４、報知器２７等に接続されている。コントローラ２８は、ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる記憶部２８Ａを有し、この記憶部２８Ａ内には、後述の図４および図５に示す再生処理および不調判定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、所定の値ΔＱs、所定時間Ｔs等が格納されている。

ここで、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１０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との対応関係を予め実験、計算、シミュレーション等により求め、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２１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、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。

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２１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、計算、シミュレーション等により求め、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２１の差圧ΔＰは、圧力センサ２４で検出した入口側の圧力をＰ1とし圧力センサ２５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、および／または、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。換言すれば、捕集量閾値Ｑsは、粒子状物質除去フィルタ２１に捕集された粒子状物質が該フィルタ２１の再生処理に必要な捕集量になったか否かを判定する判定値である、このために、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２１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。これにより、粒子状物質除去フィルタ２１に粒子状物質が十分に捕集されたときに、再生装置２２により再生処理を安定して行うことができる。

次に、図６を参照して、所定の値ΔＱsと所定時間Ｔsとの関係について述べる。この所定の値ΔＱsと所定時間Ｔsは、再生装置２２やエンジン１０に不調があるか否かを判定するための基準値である。即ち、所定の値ΔＱsと所定時間Ｔsは、第２の推定捕集量Ｑ2と第１の推定捕集量Ｑ1の差（ΔＱ＝Ｑ2−Ｑ1）が所定の値ΔＱs（例えば、４［ｇ／Ｌ］）以上になり、かつ、その状態の継続時間Ｔが所定時間Ｔs［Ｈｒ］以上になったときに、再生装置２２に不調があると判定するためのものである。これら所定の値ΔＱsと所定時間Ｔsは、品質の悪い燃料やエンジンオイルが使用される等に起因する再生装置２２やエンジン１０の不調ないし不調の可能性を適切に判定できるように、予め実験、計算、シミュレーション等に基づいてその値を設定する。

コントローラ２８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、再生装置２２やエンジン１０に不調があると判定した場合にオペレータにその旨を報知する不調判定制御（第２の機能）を行う。

先ず、第１の機能である自動再生制御に関して述べる。コントローラ２８は、粒子状物質除去フィルタ２１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ことに加え、少なくとも粒子状物質除去フィルタ２１の差圧ΔＰに基づいても推定する。次に、コントローラ２８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２１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、コントローラ２８は、再生処理が必要であると判定したときは、燃料噴射装置１４にポスト噴射する旨の制御信号を出力し、自動再生の制御を行う。

次に、第２の機能である不調判定制御に関して述べる。コントローラ２８は、第１の推定捕集量Ｑ1と第２の推定捕集量Ｑ2との大小関係に基づいて、再生装置２２やエンジン１０に不調があるか否かを判定する。具体的には、第１の推定捕集量Ｑ1よりも第２の推定捕集量Ｑ2が大きくなると共に、その差（Ｑ2−Ｑ1）が所定の値ΔＱs［ｇ／Ｌ］以上になり、かつ、その状態の継続時間Ｔが予め設定した所定時間Ｔs［Ｈｒ］以上になった場合に、再生装置２２やエンジン１０に不調があると判定する。コントローラ２８は、不調があると判定したときは、オペレータに報知すべく、その報知をするための信号（報知信号）を出力することにより報知器２７から報知音、報知表示を発し、不調報知の制御を行う。この場合、コントローラ２８は、エンジン１０の出力を定格出力よりも小さく制限すべく、例えばエンジン１０の燃料噴射装置１４に燃料噴射量Ｆやエンジン回転数Ｎを制限する旨の制御信号を出力する。

なお、排出口２９は、排気ガス浄化装置１８の下流側に設けられ、該排出口２９は、粒子状物質除去フィルタ２１よりも下流側に位置してケーシング１９の出口側に接続されている。この排出口２９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。

第１の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１５を駆動する。これにより、油圧ポンプ１５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が排出される。このときに排気ガス浄化装置１８は、酸化触媒２０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２１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２９を通じて外部に排出することができる。さらに、捕集した粒子状物質は、再生装置２２によって燃焼し除去（再生処理）される。

ところで、エンジン１０の燃料やエンジンオイルとして、品質の悪いもの、例えば、硫黄分、添加剤、再生処理によって燃焼・除去されない灰分等を多く含有したもの（粗悪燃料、粗悪オイル）が使用されると、粒子状物質の排出量が増大し、再生処理の頻度が増大したり、エンジン１０や再生装置２２の性能の低下、耐久性の低下を招く虞がある。

そこで、第１の実施の形態では、再生装置２２のコントローラ２８は、再生処理の制御を行うことに加え、再生処理を行うか否かの判定に用いる第１の推定捕集量Ｑ1と第２の推定捕集量Ｑ2とから、品質の悪い燃料やエンジンオイルが使用されることに起因する再生装置２２やエンジン１０の不調を判定する構成としている。具体的には、コントローラ２８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、再生処理と不調判定処理とを行う構成としている。

まず、図４により、第１の推定捕集量Ｑ1の推定処理、第２の推定捕集量Ｑ2の推定処理、再生処理について述べる。

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では回転センサ２３からエンジン回転数Ｎを読込む。次に、ステップ２では、燃料噴射装置１４から噴射される燃料噴射量Ｆを読込む。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、例えばコントローラ２８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３で、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２１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、コントローラ２８の記憶部２８Ａに格納された第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。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。

次のステップ４では、圧力センサ２４，２５から圧力Ｐ1，Ｐ2をそれぞれ読込む。即ち、粒子状物質除去フィルタ２１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５では、粒子状物質除去フィルタ２１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６では、差圧ΔＰに基づいて粒子状物質除去フィルタ２１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、コントローラ２８の記憶部２８Ａ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。

次のステップ７では、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７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２１に粒子状物質が十分に捕集量されているから、ステップ８に進み、自動再生を開始する。即ち、ステップ８では、コントローラ２８から燃料噴射装置１４にポスト噴射する旨の制御信号を出力する。これにより、エンジン１０からの排気ガスの温度を上昇させ、粒子状物質除去フィルタ２１に捕集（堆積）された粒子状物質を燃焼し除去する。次いで、後述するステップ９の不調判定処理に進む。

一方、ステップ７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２１に粒子状物質が十分に捕集されていないから、ステップ８およびステップ９を介することなくリターンに進み、ステップ１以降の処理を繰り返す。

次に、図４のステップ９に示される不調判定処理について、図６により具体的に説明する。

ステップ９では、ステップ３で推定した第１の推定捕集量Ｑ1とステップ６で推定した第２の推定捕集量Ｑ2とを用いて、再生装置２２やエンジン１０が不調か否かの不調判定処理を行う。この不調判定処理は、図５に示すように、再生装置２２やエンジン１０が不調か否かの判定と、不調と判定された場合にその旨をオペレータに報知すると共にエンジン１０の出力を定格出力よりも小さく制限する処理を行うものである。

即ち、不調判定処理のステップ１１では、ステップ３で推定した第１の推定捕集量Ｑ1よりもステップ６で推定した第２の推定捕集量Ｑ2が大きい（Ｑ1＜Ｑ2）か否かを判定する。このステップ１１で、「ＮＯ」、即ち、第２の推定捕集量Ｑ2が第１の推定捕集量Ｑ1以下であると判定された場合は、品質の悪い燃料やエンジンオイルが使用されることによる第１の推定捕集量Ｑ1と第２の推定捕集量Ｑ2とのずれが生じていないから、ステップ１２に進み、不調なしと判定する。この場合は、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、ステップ１１で、「ＹＥＳ」、即ち、第２の推定捕集量Ｑ2が第１の推定捕集量Ｑ1よりも大きいと判定された場合は、ステップ１３に進み、第２の推定捕集量Ｑ2と第１の推定捕集量Ｑ1との差（ΔＱ＝Ｑ2−Ｑ1）が、予め設定した所定の値ΔＱs以上である（ΔＱ≧ΔＱs）か否かを判定する。このステップ１３で、「ＮＯ」、即ち、第２の推定捕集量Ｑ2と第１の推定捕集量Ｑ1との差ΔＱが所定の値ΔＱsよりも小さいと判定された場合は、例えば回転センサ２３や圧力センサ２４，２５の精度誤差等に起因する捕集量の微小なずれの可能性が高いと考えられるため、ステップ１２に進み、不調なしと判定する。この場合は、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、ステップ１３で、「ＹＥＳ」、即ち、第２の推定捕集量Ｑ2と第１の推定捕集量Ｑ1との差ΔＱが所定の値ΔＱs以上であると判定された場合は、ステップ１４に進む。ステップ１４では、第２の推定捕集量Ｑ2と第１の推定捕集量Ｑ1との差ΔＱが所定の値ΔＱs以上である状態の継続時間Ｔが、予め設定した所定時間Ｔs以上である（Ｔ≧Ｔs）か否かを判定する。即ち、図６に示すように、第２の推定捕集量Ｑ2と第１の推定捕集量Ｑ1との差ΔＱが所定の値ΔＱs以上である状態が、予め設定した所定時間Ｔs継続するか否かを判定する。

ステップ１４で、「ＮＯ」、即ち、継続時間Ｔが所定時間Ｔsよりも小さいと判定された場合は、例えば回転センサ２３や圧力センサ２４，２５の誤動作等に起因する捕集量の一過性のずれの可能性が高いと考えられるため、ステップ１２に進み、不調なしと判定する。この場合も、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、ステップ１４で、「ＹＥＳ」、即ち、継続時間Ｔが所定時間Ｔs以上であると判定された場合は、品質の悪い燃料やエンジンオイルが使用される等による再生装置２２やエンジン１０の不調が考えられるため、ステップ１５に進み、不調ありと判定する。次のステップ１６では、オペレータに対して不調がある旨を報知する。具体的には、コントローラ２８から報知器２７に報知音、報知表示を発する旨の報知信号を出力し、オペレータに対して不調がある旨を報知する。

続くステップ１７では、エンジン１０の出力を定格出力よりも小さく制限する。即ち、コントローラ２８からエンジン１０の燃料噴射装置１４に、不調がないときと比較して燃料噴射量Ｆやエンジン回転数Ｎを制限する旨の制御信号を出力する。その後、図４のスタートに戻り、ステップ１以降の処理を繰返す。

かくして、第１の実施の形態によれば、品質の悪い燃料やエンジンオイルが使用されることにより、粒子状物質除去フィルタ２１やエンジン１０の耐久性が低下することを未然に防止することができる。これにより、油圧ショベル１の信頼性、安定性を向上することができる。

即ち、品質の悪いエンジンオイルや燃料が使用されることにより、ステップ３で推定される第１の推定捕集量Ｑ1よりもステップ６で推定される第２の推定捕集量Ｑ2が大きくなると、ステップ１３とステップ１４の処理により不調があるか否かを判定することができる。不調があると判定された場合は、エンジンオイルや燃料の交換等の必要な整備、修理を行うことができ、粒子状物質除去フィルタ２１やエンジン１０の耐久性が低下することを未然に防止することができる。これにより、油圧ショベル１の信頼性、安定性を向上することができる。

第１の実施の形態によれば、第１の推定捕集量Ｑ1と第２の推定捕集量Ｑ2との差ΔＱと、その差ΔＱが所定の値ΔＱs以上の状態の継続時間Ｔとに基づいて、ステップ１３とステップ１４の処理により不調の判定を行う。このため、回転センサ２３や圧力センサ２４，２５の精度誤差、誤動作等の場合に粒子状物質除去フィルタ２１やエンジン１０の不調と判定されることを抑制することができ、不調の判定を安定して行うことができる。

第１の実施の形態によれば、ステップ１５で不調ありと判定された場合は、ステップ１６で、不調がある旨をオペレータに報知する。このため、その報知に応じて、オペレータや整備担当者等は、油圧ショベル１の整備、修理を行うことができる。これにより、粒子状物質除去フィルタ２１やエンジン１０の耐久性が低下したり過度の不調が生じることを未然に防止することができる。

第１の実施の形態によれば、ステップ１６に続くステップ１７で、エンジン１０の出力を定格出力よりも小さく制限する。このため、品質の悪い燃料やエンジンオイルのままエンジン１０に大きな負荷が加わることを抑制することができ、エンジン１０や粒子状物質除去フィルタ２１の耐久性低下、過度の不調を未然に防止することができる。

次に、図７および図８は本発明の第２の実施の形態を示している。第２の実施の形態の特徴は、再生処理の間隔ΔＫとその回数Ｃとに基づいて不調の判定を行う構成としたことにある。なお、第２の実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

図７に示す不調判定処理は、第１の実施の形態の図５の不調判定処理に代えて、第２の実施の形態で用いるものである。このために、コントローラ２８の記憶部２８Ａ内には、再生処理および不調判定用の処理プログラムとして、前述の図４に示す処理と共に図７に示す不調判定処理が格納されている。コントローラ２８の記憶部２８Ａ内には、前述の第１の実施の形態で格納されていた所定の値ΔＱs、所定時間Ｔsに代えて、所定時間ΔＫs、所定回数Ｃsが格納されている。

図８を参照して述べるに、所定時間ΔＫsおよび所定回数Ｃsは、再生装置２２やエンジン１０に不調があるか否かを判定するための閾値である。即ち、所定時間ΔＫsおよび所定回数Ｃsは、第２の推定捕集量Ｑ2が捕集量閾値Ｑs以上になることにより行われる再生処理の間隔ΔＫが所定時間ΔＫs［Ｈｒ］以内になり、かつ、その状態で再生処理が行われた回数Ｃが所定回数Ｃs［回］に達したときに、再生装置２２に不調があると判定する判定値となる。これら所定時間ΔＫsと所定回数Ｃsは、品質の悪い燃料やエンジンオイルが使用される等に起因する再生装置２２やエンジン１０の不調ないし不調の可能性を適切に判定できるように、予め実験、計算、シミュレーション等に基づいてその値を設定する。

第２の実施の形態の不調判定処理も、ステップ３で推定した第１の推定捕集量Ｑ1とステップ６で推定した第２の推定捕集量Ｑ2とを用いて、再生装置２２やエンジン１０が不調か否かを判定するものである。不調と判定された場合は、その旨をオペレータに報知すると共に、エンジン１０の出力を不調がないときと比較して制限する処理を行うものである。

即ち、ステップ２１では、実施の形態の第１例のステップ１１と同様に、第１の推定捕集量Ｑ1よりも第２の推定捕集量Ｑ2が大きい（Ｑ1＜Ｑ2）か否かを判定する。このステップ２１で、「ＹＥＳ」、即ち、第２の推定捕集量Ｑ2が第１の推定捕集量Ｑ1よりも大きいと判定された場合は、ステップ２３に進み、第２の推定捕集量Ｑ2が捕集量閾値Ｑs以上になることにより行われる再生処理の間隔ΔＫが、予め設定した所定時間ΔＫs以内である（ΔＫ≦ΔＫs）か否かを判定する。即ち、図７に示すように、品質の悪い燃料やエンジンオイルが使用されると、粒子状物質の排出量が増大し、第２の推定捕集量Ｑ2が捕集量閾値Ｑs以上になることにより行われる再生処理の頻度が増大する。そこで、ステップ２３では、その再生処理の間隔ΔＫが所定時間ΔＫs以内であるか否かを判定する。

このようなステップ２３で、「ＹＥＳ」、即ち、再生処理の間隔ΔＫが所定時間ΔＫs以内であると判定された場合は、ステップ２４に進み、所定時間ΔＫs以内の間隔ΔＫで再生処理が行われた回数Ｃが予め設定した所定回数Ｃsに達した（Ｃ≧Ｃs）か否かを判定する。このステップ２４で、「ＹＥＳ」、即ち、所定時間ΔＫs以内の間隔ΔＫで再生処理が所定回数Ｃs行われたと判定された場合は、品質の悪い燃料やエンジンオイルが使用される等による再生装置２２やエンジン１０の不調が考えられるため、ステップ２５に進み、不調ありと判定する。

なお、ステップ２３およびステップ２４以外の処理、即ち、ステップ２１，２２，２５，２６，２７の処理は、第１の実施の形態の図５に示すステップ１１，１２，１５，１６，１７の処理とそれぞれ同様であるため、これ以上の説明は省略する。

第２の実施の形態は、上述の如き図７に示す不調判定処理により、再生処理の間隔ΔＫとその回数Ｃとに基づいて不調の判定を行うもので、その基本的作用については、上述した第１の実施の形態によるものと格別差異はない。

特に、第２の実施の形態の場合は、第２の推定捕集量Ｑ2が捕集量閾値Ｑs以上になることにより行われる再生処理の間隔ΔＫと、その再生処理の回数Ｃとに基づいて、ステップ２３とステップ２４の処理により不調の判定を行う。このため、品質の悪い燃料やエンジンオイルが使用されることに起因する不調の判定を、安定して行うことができる。

次に、図９は本発明の第３の実施の形態を示している。第３の実施の形態の特徴は、再生処理を、ポスト噴射ではなく、エンジンの吸気側に設けた吸気絞り弁と排気側に設けた排気絞り弁とのうちの少なくとも一方の絞り弁の流路を絞る方向に駆動することにより行う構成としたことにある。なお、第３の実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、３１は粒子状物質除去フィルタ２１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２１の再生処理を行う再生装置である。この再生装置３１は、燃料噴射装置１４、吸気絞り弁３２、排気絞り弁３３、回転センサ２３、圧力センサ２４，２５、排気温センサ２６、報知器２７およびコントローラ２８を含んで構成されている。再生装置３１は、再生処理を行うときは、吸気絞り弁３２と排気絞り弁３３とのうちの少なくとも一方の絞り弁の流路を絞る方向に駆動することにより、フィルタ２１に堆積した粒子状物質を燃焼し除去する。

吸気絞り弁３２は、エンジン１０の吸気管１１側に設けられ、該吸気絞り弁３２は、粒子状物質除去フィルタ２１の再生処理を行う再生装置３１を構成している。ここで、吸気絞り弁３２は、コントローラ２８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Ｆ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、コントローラ２８からの制御信号により吸気絞り弁３２は流路を絞る方向に駆動される。

これにより、吸気絞り弁３２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、フィルタ２１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３３は、エンジン１０の排気管１２側に設けられ、該排気絞り弁３３も、粒子状物質除去フィルタ２１の再生処理を行う再生装置３１を構成している。ここで、排気絞り弁３３は、コントローラ２８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、コントローラ２８からの制御信号により排気絞り弁３３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３３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、コントローラ２８は、エンジン１０の燃料噴射装置１４による燃料噴射量Ｆ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、フィルタ２１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。

第３の実施の形態は、上述の如き吸気絞り弁３２と排気絞り弁３３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ことにより再生処理を行うもので、その基本的作用については、上述した第１の実施の形態によるものと格別差異はない。

特に、第３の実施の形態の場合は、再生処理を吸気絞り弁３２と排気絞り弁３３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ことにより行うため、再生処理を、ポスト噴射により行う場合と比較して、低温で行うことができる。これにより、フィルタ２１の耐久性を向上することができる。

次に、図１０および図１１は本発明の第４の実施の形態を示している。第４の実施の形態の特徴は、第１の推定捕集量（Ｑ1）と第２の推定捕集量（Ｑ2）との差（ΔＱ＝Ｑ2−Ｑ1）と、その差（ΔＱ）が所定の値（ΔＱs）以上の状態で行われる再生処理の間隔（ΔＬ）と、その再生処理の回数（Ｍ）とに基づいて不調の判定を行う構成としたことにある。なお、第４の実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

図１０に示す不調判定処理は、第１の実施の形態の図５の不調判定処理に代えて、第４の実施の形態で用いるものである。このために、コントローラ２８の記憶部２８Ａ内には、再生処理および不調判定用の処理プログラムとして、前述の図４に示す処理と共に図１０に示す不調判定処理が格納されている。コントローラ２８の記憶部２８Ａ内には、前述の第１の実施の形態で格納されていた所定の値ΔＱsに加えて、所定時間ΔＬs、所定回数Ｍsが格納されている。

図１１を参照して述べるに、所定の値ΔＱs、所定時間ΔＬsおよび所定回数Ｍsは、再生装置２２やエンジン１０に不調があるか否かを判定するための閾値である。即ち、所定の値ΔＱsは、第１の実施の形態と同様に、第２の推定捕集量Ｑ2と第１の推定捕集量Ｑ1の差（ΔＱ＝Ｑ2−Ｑ1）が所定の値ΔＱs（例えば、４［ｇ／Ｌ］）以上であるか否の判定に用いる判定値である。所定時間ΔＬsは、第２の推定捕集量Ｑ2と第１の推定捕集量Ｑ1の差（ΔＱ＝Ｑ2−Ｑ1）が所定の値ΔＱs以上の状態で行われる再生処理、即ち、第２の推定捕集量Ｑ2がＱs以上になることにより行われる再生処理の間隔ΔＬが所定時間ΔＬs［Ｈｒ］以内であるか否かの判定に用いる判定値である。所定回数Ｍsは、所定時間ΔＬs［Ｈｒ］以内の間隔ΔＬで行われた再生処理の回数Ｍが所定回数Ｍs［回］に達したか否かの判定に用いる判定値である。

第４の実施の形態では、第２の推定捕集量Ｑ2と第１の推定捕集量Ｑ1の差（ΔＱ＝Ｑ2−Ｑ1）が所定の値ΔＱs以上となり、この状態で第２の推定捕集量Ｑ2がＱs以上になることにより行われる再生処理の間隔ΔＬが所定時間ΔＬs以内で、かつ、該所定時間ΔＬs以内の間隔で再生処理が行われた回数Ｍが所定回数Ｍsに達した場合に、再生装置２２に不調があると判定する。これら所定の値ΔＱs、所定時間ΔＬsおよび所定回数Ｍsは、品質の悪い燃料やエンジンオイルが使用される等に起因する再生装置２２やエンジン１０の不調ないし不調の可能性を適切に判定できるように、予め実験、計算、シミュレーション等に基づいてその値を設定する。

第４の実施の形態の不調判定処理も、ステップ３で推定した第１の推定捕集量Ｑ1とステップ６で推定した第２の推定捕集量Ｑ2とを用いて、再生装置２２やエンジン１０が不調か否かを判定するものである。不調と判定された場合は、その旨をオペレータに報知すると共に、エンジン１０の出力を不調がないときと比較して制限する処理を行うものである。

即ち、ステップ３１では、実施の形態の第１例のステップ１１と同様に、第１の推定捕集量Ｑ1よりも第２の推定捕集量Ｑ2が大きい（Ｑ1＜Ｑ2）か否かを判定する。このステップ３１で、「ＹＥＳ」、即ち、第２の推定捕集量Ｑ2が第１の推定捕集量Ｑ1よりも大きいと判定された場合は、ステップ３３に進み、実施の形態の第１例のステップ１３と同様に、第２の推定捕集量Ｑ2と第１の推定捕集量Ｑ1との差（ΔＱ＝Ｑ2−Ｑ1）が、予め設定した所定の値ΔＱs以上である（ΔＱ≧ΔＱs）か否かを判定する。

ステップ３３で、「ＹＥＳ」、即ち、第２の推定捕集量Ｑ2と第１の推定捕集量Ｑ1との差ΔＱが所定の値ΔＱs以上であると判定された場合は、ステップ３４に進む。ステップ３４では、第２の推定捕集量Ｑ2と第１の推定捕集量Ｑ1との差ΔＱが所定の値ΔＱs以上の状態で行われる再生処理の間隔ΔＬが、予め設定した所定時間ΔＬs以内である（ΔＬ≦ΔＬs）か否かを判定する。即ち、図１１に示すように、品質の悪い燃料やエンジンオイルが使用されると、粒子状物質の排出量が増大し、第２の推定捕集量Ｑ2と第１の推定捕集量Ｑ1との差ΔＱが所定の値ΔＱs以上の状態で行われる再生処理の頻度が増大する。そこで、ステップ３４では、その再生処理の間隔ΔＬが所定時間ΔＬs以内であるか否かを判定する。

このようなステップ３４で、「ＹＥＳ」、即ち、再生処理の間隔ΔＬが所定時間ΔＬs以内であると判定された場合は、ステップ３５に進み、所定時間ΔＬs以内の間隔ΔＬで再生処理が行われた回数Ｍが予め設定した所定回数Ｍsに達した（Ｍ≧Ｍs）か否かを判定する。このステップ３５で、「ＹＥＳ」、即ち、所定時間ΔＬs以内の間隔ΔＬで再生処理が所定回数Ｍs行われたと判定された場合は、品質の悪い燃料やエンジンオイルが使用される等による再生装置２２やエンジン１０の不調が考えられるため、ステップ３６に進み、不調ありと判定する。

なお、ステップ３４およびステップ３５以外の処理、即ち、ステップ３１，３２，３３，３６，３７，３８の処理は、第１の実施の形態の図５に示すステップ１１，１２，１３，１５，１６，１７の処理とそれぞれ同様であるため、これ以上の説明は省略する。

第４の実施の形態は、上述の如き図１０に示す不調判定処理により、第２の推定捕集量Ｑ2と第１の推定捕集量Ｑ1との差ΔＱが所定の値ΔＱs以上の状態で行われる再生処理の間隔ΔＬとその回数Ｍとに基づいて不調の判定を行うもので、その基本的作用については、上述した第１の実施の形態によるものと格別差異はない。

特に、第４の実施の形態の場合は、第１の推定捕集量Ｑ1と第２の推定捕集量Ｑ2との差（ΔＱ＝Ｑ2−Ｑ1）と、再生処理の間隔ΔＬと、再生処理の回数Ｍとに基づいて、ステップ３３，３４，３５の処理により不調の判定を行う。このため、品質の悪い燃料やエンジンオイルが使用されることに起因する不調の判定を、より安定して行うことができる。

なお、上述した各実施の形態では、図４に示すステップ３の処理が本発明の構成要件である第１の捕集量推定手段の具体例であり、ステップ６の処理が第２の捕集量推定手段の具体例であり、ステップ７の処理が再生判定手段の具体例を示している。一方、図５に示すステップ１１〜１５の処理、図７に示すステップ２１〜２５の処理、図１０に示すステップ３１〜３６の処理が、本発明の構成要件である不調判定手段の具体例を示している。

上述した各実施の形態では、排気ガス浄化装置１８を、酸化触媒２０と粒子状物質除去フィルタ２１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、前述した各実施の形態では、排気ガス浄化装置１８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
１８ 排気ガス浄化装置
２１ 粒子状物質除去フィルタ（フィルタ）
２２，３１ 再生装置
２４，２５ 圧力センサ
２７ 報知器
２８ コントローラ

Claims (8)

1. 自走可能な車体（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）から排出される排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタ（２１）を有し前記エンジン（１０）の排気側に設けられる排気ガス浄化装置（１８）と、該排気ガス浄化装置（１８）のフィルタ（２１）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（２１）の再生処理を行う再生装置（２２，３１）とを備えてなる建設機械において、
   前記再生装置（２２，３１）は、
   前記フィルタ（２１）に捕集される粒子状物質の捕集量を、少なくとも前記エンジン（１０）の回転数（Ｎ）と燃料噴射量（Ｆ）とに基づいて推定する第１の捕集量推定手段と、
   前記フィルタ（２１）に捕集される粒子状物質の捕集量を、少なくとも前記フィルタ（２１）の入口側の圧力（Ｐ1）と出口側の圧力（Ｐ2）の差である差圧（ΔＰ＝Ｐ1−Ｐ2）に基づいて推定する第２の捕集量推定手段と、
   前記第１の捕集量推定手段により推定される第１の推定捕集量（Ｑ1）と前記第２の捕集量推定手段により推定される第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、予め設定した捕集量閾値（Ｑs）以上であるか否かにより前記再生処理を行うか否かの判定を行う再生判定手段と、
   前記第１の推定捕集量（Ｑ1）よりも前記第２の推定捕集量（Ｑ2）が大きくなった場合に、前記再生装置（２２，３１）に不調があると判定する不調判定手段とを備える構成としたことを特徴とする建設機械。
2. 前記捕集量閾値（Ｑs）は、前記フィルタ（２１）に捕集された粒子状物質が該フィルタ（２１）の再生処理に必要な捕集量になったか否かを判定する判定値である請求項１に記載の建設機械。
3. 前記再生装置（２２，３１）は、前記フィルタ（２１）の再生処理を行うときに、前記エンジン（１０）の燃料噴射装置（１４）で再生用の燃料噴射を行うことにより、または、前記エンジン（１０）の吸気側に設けた吸気絞り弁（３２）と排気側に設けた排気絞り弁（３３）とのうちの少なくとも一方の絞り弁の流路を絞る方向に駆動することにより、前記フィルタ（２１）に捕集される粒子状物質を燃焼させる構成としてなる請求項１に記載の建設機械。
4. 前記不調判定手段は、前記第１の推定捕集量（Ｑ1）と第２の推定捕集量（Ｑ2）との差（ΔＱ＝Ｑ2−Ｑ1）が予め設定した所定の値（ΔＱs）以上になり、かつ、所定の値（ΔＱs）以上の状態の継続時間（Ｔ）が予め設定した所定時間（Ｔs）以上になった場合に、前記再生装置（２２，３１）に不調があると判定する構成としてなる請求項１に記載の建設機械。
5. 前記不調判定手段は、前記第２の推定捕集量（Ｑ2）が前記捕集量閾値（Ｑs）以上になることにより行われる前記再生処理の間隔（ΔＫ）が予め設定した所定時間（ΔＫs）以内になり、かつ、所定時間（ΔＫs）以内の間隔で再生処理が行われた回数（Ｃ）が予め設定した所定回数（Ｃs）に達した場合に、前記再生装置（２２，３１）に不調があると判定する構成としてなる請求項１に記載の建設機械。
6. 前記不調判定手段は、前記第１の推定捕集量（Ｑ1）と第２の推定捕集量（Ｑ2）との差（ΔＱ＝Ｑ2−Ｑ1）が予め設定した所定の値（ΔＱs）以上になり、この状態で行われる前記再生処理の間隔（ΔＬ）が予め設定した所定時間（ΔＬs）以内で、かつ、該所定時間（ΔＬs）以内の間隔で再生処理が行われた回数（Ｍ）が予め設定した所定回数（Ｍs）に達した場合に、前記再生装置（２２，３１）に不調があると判定する構成としてなる請求項１に記載の建設機械。
7. 前記再生装置（２２，３１）は、前記不調判定手段により不調があると判定した場合に、前記車体（２，４）に搭乗するオペレータに不調がある旨を報知する信号を出力する構成としてなる請求項１に記載の建設機械。
8. 前記再生装置（２２，３１）は、前記不調判定手段により不調があると判定した場合に、前記エンジン（１０）の出力を定格出力よりも小さく制限する構成としてなる請求項１に記載の建設機械。

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