JP5912487B2 - 作業機 - Google Patents

Description

本発明は、ディーゼルパーティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を備えたトラクタ、コンバイン、バックホー及びホイルローダ等の作業機に関する。

一般的に、ディーゼルエンジンには、排出ガスに含まれる粒子状物質（パーティキュレートマター）を捕集するディーゼルパーティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）が設けられている。ＤＰＦは、ディーゼルエンジンからの排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するようになっており、この捕集された粒子状物質は徐々に堆積する。そのため、ＤＰＦを搭載した車両では、ディーゼルエンジンの排気温度を上昇させて、ＤＰＦに堆積した粒子状物質を燃焼し、ＤＰＦに堆積した粒子状物質を低減させるというＤＰＦの再生技術が開発されている。

ＤＰＦの再生技術の開発は、従来より大型のトラックで行われていたが、トラクタ、コンバインなどの農業機械やバックホー等の作業機においても、ディーゼルエンジンが搭載され、作業機独自のＤＰＦ再生技術が開発されている。
作業機のＤＰＦ再生技術として特許文献１に示すものがある。
特許文献１では、排気ガス浄化装置に対する複数の再生モードのいずれかを選択的に実行する汎用再生プログラムと、任意の再生モードに対応するフラグテーブルとを記憶する書換可能な可変記憶手段を備えており、ＥＣＵがフラグテーブルに基づき選択される再生モードにて汎用再生プログラムを実行するようになっている。この特許文献１の技術は、多種多様な作業機に対応して各作業機にあったＤＰＦ再生のためのプログラムを設定する技術である。

特開２０１１−１８５１０９号公報

さて、トラクタなどの作業機では同一機種のものでも、圃場を中心として使用する場合、ビニールハウス内を中心として使用する場合、農場で使用する場合など様々な使用形態がある。一方、ＤＰＦ再生では排気温度の上昇を伴い、トラクタの作業に影響を及ぼす可能性もある。このようなことから、ＤＰＦ再生もトラクタの使用形態に対応して実行することが好ましく、様々な使用形態に対応したＤＰＦ再生のモードが必要で、使用形態に対応したモードの切換も出来ることが好ましく、このような要望が高まってきている。

上述したように、複数のモードを切り換えるという技術は特許文献１に示すように存在するものの、この技術は、多種多様な作業機に対応して、機種毎にモードを設定するものであり、同一機種において作業者の使用形態に合わせて再生モードを任意に切り換えることができなかった。
そこで、本発明は、操作する作業者（ユーザ）の使用形態に対応してスムーズにＤＰＦ再生を行うことができる作業機を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
請求項１に係る作業機によれば、ディーゼルエンジンから排出された排出ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタを備えた排出ガス浄化装置と、前記排出ガス浄化装置のフィルタに堆積した粒子状物質の堆積量が所定値以上であるときに前記粒子状物質を燃焼させて除去するフィルタ再生制御装置とを備え、前記フィルタ再生制御装置は、前記ディーゼルエンジンに昇温のための昇温制御を行って排気温度を昇温可能なエンジン制御部と、作業に関する制御を行い且つ粒子状物質を燃焼させて除去する制御に関して前記エンジン制御部よりも上位である作業機制御部とを備え、前記エンジン制御部は、前記堆積量が所定値以上であるときに前記排出ガス浄化装置内の排気温度を粒子状物質の燃焼が促進される燃焼温度域に向けて自動的に昇温して粒子状物質を燃焼させる自動再生モードと、前記堆積量の値に基づいて、前記排気温度を予め定められた温度であって前記燃焼温度域より低い温度である第１目標温度に向けて昇温し、第１目標温度になった時点で外部昇温指令を待ち、前記外部昇温指令を受けて前記排気温度を前記燃焼温度域である第２目標温度に昇温する半自動再生モードと、前記自動再生モードと半自動再生モードとを切り換える切換手段を有し、前記作業機制御部は、前記エンジン制御部に切換信号を出力する切換信号出力手段を有し、前記切換手段は、前記フィルタ再生制御装置に設けられた前記作業機制御部が有する切換信号出力手段が出力する切換信号に基づいて自動再生モードと半自動再生モードとを切り換えることを特徴とする。

請求項２に係る作業機によれば、前記フィルタ再生制御装置が有するエンジン制御部は、前記切換信号によって切り換えられたモードを実行するための実行フラグを記憶するモード記憶部を備えていることを特徴とする。

請求項１によれば、フィルタ再生制御装置が自動再生モードや半自動再生モードを備えていて、これらのモードを自在に切り換えることができるため、同一機種において作業者の使用形態に対応したＤＰＦ再生を行うことができる。
請求項２によれば、例えば、作業者（ユーザ）の要望を聞いて作業機のメンテナンスを行ったり、作業機の製造を行う製造会社のサービスマンが内部切換部を操作することによって、任意にモードを切り換えることができる。

請求項３によれば、例えば、作業者が作業機を操作して作業を行う場合に、その使用形態に応じて内部切換部を操作することによって、任意にモードを切り換えることができる。
請求項４によれば、作業機制御部（作業機制御装置）でＤＰＦ再生を簡単に管理することができ、複数種類のエンジン制御部（エンジン制御装置）に対応することができる。

請求項５によれば、切換信号によって切り換えられたモードを実行するための実行フラグを記憶するようになっているため、例えば、長期的に使用形態が同じである場合に、この使用形態に対応したモードに簡単に固定することができる。

第１実施形態におけるエンジンの排気系の全体構成図である。 半自動再生モード及び自動再生モードにおけるスイッチの点灯推移図である。 変形例におけるエンジンの排気系の全体構成図である。 第２実施形態におけるエンジンの排気系の全体構成図である。 第３実施形態におけるエンジンの排気系の全体構成図である。 トラクタの全体側面図である。

[第１実施形態]
本発明の作業機は、ディーゼルパーティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を備えると共に、このＤＰＦに堆積した粒子状物質を燃焼させて除去する手段を備えたものである。このような作業機は、トラクタやコンバインなどの農業機械及びバックホーやコンパクトトラックローダ（ＣＴＬ）などの建設機械であって、農作業や建設作業等の作業が行えるものであるが、トラクタを例にとり説明する。

図６に示すように、トラクタ１は、前後に車輪を有する走行車体２に、ディーゼルエンジン３、変速装置４等が搭載されて構成されている。この走行車体２の後部には、３点リンク機構５が昇降可能に設けられている。この３点リンク機構５には、耕耘装置、肥料散布装置、収穫装置などの各種作業装置６が着脱自在となっている。この作業装置６には、ＰＴＯ軸を介してディーゼルエンジン３からの動力が伝達されるようになっている。また、ディーゼルエンジン３の後方には、独立搭載型のキャビン７が設けられており、キャビン７内に運転席８が設けられている。運転席８の前側（前方）にトラクタ１の様々な表示を行う表示装置９が設けられている。

図１は、ディーゼルエンジン３における排気系の構造を示したものである。なお、通常、ディーゼルエンジン３は、複数のシリンダ（気筒）を有する多気筒エンジンである場合が多いが、図１では、そのうちの１つのシリンダを示している。
以下、ディーゼルエンジン３の排気系について詳しく説明する。
図１に示すように、ディーゼルエンジン（以降、エンジンという）３のシリンダ１０の上部には、当該シリンダ１０内に空気を導入するための開口である吸気ポート１１が形成されると共に、燃焼後のガス（燃焼ガス）をシリンダ１０から排出するための開口である排気ポート１２が形成されている。さらにシリンダ１０の上部には、吸気ポート１１を開閉するための吸気バルブ１３と、排気ポート１２を開閉するための排気バルブ１４とが設けられている。

吸気ポート１１には、シリンダ１０内に導入される空気の流路となる管状の吸気マニホールド１５が接続されている。また、排気ポート１２には、シリンダ１０から排出される燃焼ガスの流路となる管状の排気マニホールド１６が接続されている。排気マニホールド１６の端部には排気音を低減するためのサイレンサ１７が設けられていて、燃焼ガスはサイレンサ１７を通過して外部に排出される。

排気マニホールド１６において、排気ポート１２とサイレンサ１７との間には排出ガス浄化装置２０が設けられている。排出ガス浄化装置２０は、通過する排出ガスに含まれる粒子状物質を捕集して浄化するものである。つまり、シリンダ１０から排気ポート１２を経て排出された燃焼ガスは、排出ガスとなって排気マニホールド１６を通り、排出ガス浄化装置２０で浄化されてサイレンサ１７に至る。

この排出ガス浄化装置２０は、内部にＤＰＦ２１を有している。ＤＰＦ２１は、排出ガスに含まれる粒子状物質を捕集するためのフィルタであり、例えば、セラミック製で断面がハニカム構造となるように形成されている。つまり、ＤＰＦ２１の一端から他端にわたる長手方向に沿って、例えば六角柱のストロー状の多角形貫通孔が多数隣接しており、各貫通孔内には、ＤＰＦ２１の長手方向に沿って所定間隔で多孔質の隔壁が設けられている。

ＤＰＦ２１の一端側（入側）から進入した排出ガスは、貫通孔内に形成された多孔質の隔壁を通過しつつＤＰＦ２１の他端側（出側）へ向かって流れる。排出ガスに含まれる粒子状物質は、多孔質の隔壁に付着したり、貫通孔の内壁に付着したりすることでＤＰＦ２１に捕集され、ＤＰＦ２１によって浄化された排気ガスは外部へ放出される。なお、ディーゼルエンジン３の排気系には、図示はしないが、ＤＰＦ２１の入側とエンジン３との間に、粒子状物質中の燃料及び燃焼ガス中の窒素酸化物を酸化するための酸化触媒（ディーゼル用酸化触媒）などが設けられている。

本発明のトラクタ１では、ＣＰＵ等から構成されたフィルタ再生制御装置２５による制御によってＤＰＦ２１に堆積した粒子状物質の堆積量（ＰＭ堆積量という）を低減するクリーニング、即ち、ＤＰＦの再生（ＤＰＦ再生ということがある）を行う。
フィルタ再生制御装置２５は、エンジン３等を制御するエンジンコントロールユニット（エンジン制御装置）にＤＰＦ再生機能を具備させることで構成されたもので、ＤＰＦ再生を行わない通常時ではトラクタ１における作業の負荷等に応じてエンジン３を制御すると共に、ＤＰＦ再生を行う時には通常時とは異なるようにエンジンの制御を実行してＤＰＦ再生を行う。

このフィルタ再生制御装置２５は、通常時には、アクセルレバーの操作量、アクセルペダルの操作量、クランク位置、カム位置等の制御信号に基づいて、インジェクタ、コモンレール、サプライポンプ等を制御する。なお、通常時でのフィルタ再生制御装置２５のディーゼルエンジン制御は、一般的なディーゼルエンジン制御と同じものであり、例えば、インジェクタの制御では燃料噴射量、噴射時期などが設定され、サプライポンプやコモンレールの制御では燃料噴射圧が設定される。当然の如く、トラクタ１においては、作業者がアクセルレバーを操作したり、アクセルペダルを操作することによって、アクセルレバーの操作量やアクセルペダルの操作量が変化し、エンジン回転数を増減させることができる。

なお、トラクタ１には、フィルタ再生制御装置２５の他に、当該トラクタ１に関する様々な制御を行う作業機制御装置（図示省略）を備えている。この作業機制御装置は、例えば、運転席８の周囲に設けられた操作レバーに基づいて３点リンク機構５などの昇降を制御したり、変速装置の変速制御などを行う。作業機制御装置は、主に、トラクタ（作業機）における作業に関する制御を行うものであれば、どのような制御を行うものであってもよく、上述した制御に限定されない。

図１に示すように、フィルタ再生制御装置２５は、自動再生モード３０と、半自動再生モード３１とを備えている。
自動再生モード３０及び半自動再生モード３１は、フィルタ再生制御装置２５の制御部２９に格納されたＤＰＦ再生を行うための制御プログラム等から構成され、ＤＰＦ再生が必要なときは、自動再生モード３０や半自動再生モード３１が働きＤＰＦ再生を行う。なお、フィルタ再生制御装置２５は、ＤＰＦ再生時には、自動再生モード３０と半自動再生モード３１のいずれかになっている。また、半自動再生モード３１であっても自動再生モード３０であっても、十分にＰＭ堆積量が減少する（ＤＰＦ再生が不要なレベルまで堆積量が少なくなると、自動再生モード３０又は半自動再生モード３１が終了し、フィルタ再生制御装置２５は、通常の制御に戻る。フィルタ再生制御装置２５は、自動再生モード３０でＤＰＦ再生が行われている場合でも、アクセル等によるエンジン回転数の増減などエンジンの制御は行うことができる。

まず、半自動再生モード３１について説明する。
フィルタ再生制御装置２５が半自動再生モード３１になっている状態で、ＰＭ堆積量がＤＰＦ再生が必要な所定値（閾値以上）になると、このフィルタ再生制御装置２５は、通常の制御から切り替わり、半自動再生モード３１によるＤＰＦ再生の制御を開始する。ここで、ＰＭ堆積量は、ＤＰＦ２１の入側の排気圧力と、ＤＰＦ２１の出側の排気圧力との差圧により推定することとしている。詳しくは、ＤＰＦ２１（排出ガス浄化装置２０）の入側付近の排気圧力を入側圧力センサ２２により検出し、ＤＰＦ２１（排出ガス浄化装置２０）の出側付近の排気圧力を出側圧力センサ２３により検出し、フィルタ再生制御装置２５は入側圧力センサ２２が検出した排気圧力と、出側圧力センサ２３が検出した排気圧力とから排出ガス浄化装置２０の入側と出側での排気圧力の差（差圧）を計算する。ＰＭ堆積量が多いと排気圧力の差である差圧も大きく、ＰＭ堆積量が少ないと排気圧力の差圧も小さいことから、このような関係を用いて、フィルタ再生制御装置２５では、計算した差圧からＤＰＦに堆積したＰＭ堆積量を求める。なお、差圧とＰＭ堆積量との関係は、フィルタ再生制御装置２５に予め制御プログラム又は制御パラメータなどという形態で格納されている。この実施形態では、排気圧力の差からＰＭ堆積量を算出することとしているが、これに限定されず、エンジン３を稼働した稼働時間や燃料の消費量などによりＰＭ堆積量を算出してもよく、ＰＭ堆積量の算出方法はどのようなものであってもよい。

上述した半自動再生モード３１は、ＰＭ堆積量が閾値以上になると、まず、自動的に排出ガス浄化装置２０内の排気温度の昇温を行い、その昇温の途中で外部昇温指令を待ち当該外部昇温指令を受けてから燃焼が促進される温度域（燃焼温度域）まで昇温を行うもので、段階的に排気温度を上昇させるモードである。
具体的には、半自動再生モード３１では、ＰＭ堆積量が閾値以上になると、まず、予め定められた第１目標温度に向けて昇温を行い、第１目標温度になった時点で運転席８の周囲に設けられた再生スイッチ３２を点滅させて第１目標温度に達したことを報知して、それ以上の昇温を待つ。そして、半自動再生モード３１では、作業者が再生スイッチ３２を押す（外部昇温指令を出す）と、その外部昇温指令を受けて燃焼が促進される温度域である第２目標温度まで昇温を行う。

この再生スイッチ３２には、ＬＥＤ等が内蔵されていて、再生スイッチ３２は、ＤＰＦ再生が必要なときに点灯、点滅すると共に、押すことによってＤＰＦ再生の外部昇温指令などが行える押しボタン式のスイッチである。この再生スイッチ３２は運転席８の前側であって様々な表示を行う表示装置（メータパネル）９の周囲に設置されている
さらに詳しくは、半自動再生モード３１が働くと、フィルタ再生制御装置２５は、エンジン３等に吸気スロットルの絞りを指令する信号を出力して吸気スロットルを絞り、これにより、排出ガス浄化装置２０内の排気温度（ＤＰＦ２１の入側の排気温度、即ち、ＤＰＦ２１内の温度）を、第１目標温度である２５０℃に向けて昇温する昇温制御を行う。

さて、トラクタ１などの作業機では、圃場内に入って当該トラクタ１で作業する場合があり、そのエンジン３から排出され排出ガスが、圃場内の作物やビニールハウス等の可燃物にあたることがある。上述した第１目標温度は、作物にダメージを与えるような高温ではないため、半自動再生モード３１では、まず、第１目標温度まで昇温して待機することとしている。

このように、吸気スロットルの絞りが自動的に行われた後は、排気温度が第１目標温度に達したか否かの判断が行われる。具体的には、半自動再生モード３１によって、吸気スロットルの絞りが行われると、ＤＰＦ２１の入側に設けた温度センサ２７が測定した測定したＤＰＦ２１の入側の排気温度が２５０℃以上となった時点で、フィルタ再生制御装置２５は、吸気スロットルの絞り後の排気温度が第１目標温度に達したと判断する。なお、排気温度が第１目標温度に達していない状態では吸気スロットルの絞り動作は継続される。

図２（ａ）に示すように、排気温度が第１目標温度である２５０℃に達している状態では、フィルタ再生制御装置２５は、再生スイッチ３２に制御信号を出力して、当該再生スイッチ３２を点滅させる。再生スイッチ３２の点滅は、作業者に対して排気温度を第１目標温度より高い第２目標温度に上昇させる第２段階の昇温制御を行ってよいか否かを確認するためのもので、再生スイッチ３２が点滅した状態で再生スイッチ３２を押すと、第２段階の昇温制御に進む。

ＤＰＦ再生において、第２段階の昇温は、排気温度を粒子状物質の燃焼が促進される温度域である第２目標温度（例えば、６００℃）まで昇温することになり、この第２目標温度は、第１段階で昇温を行ったときの第１目標温度と比べて非常に高く、第２段階の昇温に伴って排気ガスの温度も高くなる。そのため、上述したように、再生スイッチ３２の点滅によって、第２段階の昇温が行えることを報知すると共に第２段階の昇温を行ってよいかを確認している。

例えば、トラクタ１を運転する作業者（運転者）は、トラクタ１での作業中において、トラクタ１が圃場内にあっても一時的に作物などの可燃物が無い場所を走行しているとき、或いは、圃場内での作業を一時的に中断して農道などを走行しているときなどに再生スイッチ３２を押す。
再生スイッチ３２を押して（手動操作によって）、排気温度を粒子状物質の燃焼が促進される第２目標温度まで上げてよいことを指令すると、フィルタ再生制御装置２５は、直ちにエンジン等に指令を出力してポスト噴射を開始し、粒子状物質の燃焼が促進される温度域である第２目標温度（６００℃）に向けて、排気温度を一挙に上昇させる。

図２（ａ）に示すように、フィルタ再生制御装置２５は、再生スイッチ３２が押されると、再生スイッチ３２に制御信号を出力し、再生スイッチ３２を点滅から点灯に代えて、ポスト噴射が行われていることを示す。
上述したように、フィルタ再生制御装置２５が半自動再生モード３１であるとき、ＰＭ堆積量が第１閾値以上になると、吸気スロットルの絞りが行われて排気温度が第１目標温度となる。この段階で再生スイッチ３２を押すとポスト噴射が行われて排気温度が第２目標温度となるため、ＰＭ堆積量が減少することになる。

このように、半自動再生モード３１では、排気温度を一旦第１目標温度まで上げた後、第２目標温度に上げる場合に、作業者の確認を行うようにしているため、作業者は周りの状況を考慮したうえで直ちにＤＰＦ再生を行うことができる。
次に、自動再生モード３０について説明する。
フィルタ再生制御装置２５が自動再生モード３０になっている状態で、ＰＭ堆積量がＤＰＦ再生が必要な所定値（閾値以上）になると、このフィルタ再生制御装置２５は、通常の制御から切り替わり、自動再生モード３０にＤＰＦ再生の制御に入る。ここで、自動再生モード３０を開始することを判断する閾値と、半自動再生モードを開始ことを判断する閾値は同じ値である。

自動再生モード３０とは、排気温度を自動的に燃焼が促進される温度域まで一挙に昇温を行うモードである。即ち、自動再生モード３０とは、半自動再生モード３１とは異なり、作業者の確認を行うことなく排気温度を上げてＤＰＦ再生を行う。
さらに詳しくは、自動再生モード３０が働くと、フィルタ再生制御装置２５は、エンジン３等に吸気スロットルの絞りを指令する信号を出力して吸気スロットルの絞りを行うと共にポスト噴射を行って、これにより、排気温度を、第２目標温度である６００℃に向けて一挙に昇温して、ＰＭ堆積量を減少させる。

図２（ｂ）に示すように、フィルタ再生制御装置２５が自動再生モード３０であり、ＰＭ堆積量が閾値未満（ＤＰＦ再生未実行であるとき）は、フィルタ再生制御装置２５は、ＤＰＦスイッチ３３に制御信号を出力し、ＤＰＦスイッチ３３を点滅させる。このＤＰＦスイッチ３３は、再生スイッチ３２と同様に、運転席８の前側であって表示装置９の周囲に設置されたもので、ＬＥＤ等が内蔵されていて押しボタン式のスイッチである。ＤＰＦスイッチ３３の点滅は、フィルタ再生制御装置２５が自動再生モード３０であることを示し、自動的にＤＰＦ再生が可能である状態を示している。

図２（ｂ）に示すように、フィルタ再生制御装置２５が自動再生モード３０によるＤＰＦ再生を実行すると、当該フィルタ再生制御装置２５は、ＤＰＦスイッチ３３に制御信号を出力し、ＤＰＦスイッチ３３を点灯させる。ＤＰＦスイッチ３３の点灯は、自動再生モード３０によるＤＰＦ再生が実行されていることを示している。
このように、自動再生モード３０では、半自動再生モード３１とは異なり、作業者の確認をとらなくてもＰＭ堆積量が閾値以上となって堆積すると、自動的にＤＰＦ再生を行いＰＭ堆積量を減少させることができる。

なお、自動再生モード３０でＤＰＦ再生が実行されているとき、ＤＰＦスイッチ３３を押すと、自動再生モード３０によるＤＰＦ再生を停止させることができる。即ち、ＤＰＦスイッチ３３が押されると、フィルタ再生制御装置２５はＰＭ堆積量が閾値以上であっても、ＤＰＦ再生を中止して、吸気スロットルの絞りやポスト噴射を停止する。
本発明の作業機では、上述したように、フィルタ再生制御装置２５に、半自動再生モード３１や自動再生モード３０が具備されているため、いずれかを用いてＤＰＦ再生を行うことができる。半自動再生モード３１では、主に作業者の意思を確認してから最終的にＤＰＦ再生を完了させるモードであり、作業状況を判断しながらＤＰＦ再生を行える。一方、自動再生モード３０では、作業者の意思には関係なく確認をとらなくてもＤＰＦ再生を完了させるモードであり、作業者がＰＭ堆積量を意識しなくても自動的にＤＰＦ再生を行える。このように、半自動再生モード３１や自動再生モード３０には、それぞれ特徴がある。

トラクタなどの作業機では、作業者（ユーザ）の使用形態が多様であり、作業機の作業との関係などから半自動再生モード３１の方が適している場合や自動再生モード３０が適している場合が考えられる。
そこで、本発明では、様々な使用形態を考慮して、その使用形態に適したＤＰＦ再生を行うことができるように、フィルタ再生制御装置２５には、自動再生モード３０と半自動再生モード３１とを切り換えるための切換手段３５が備えられている。この切換手段３５もフィルタ再生制御装置２５の制御部２９に格納された制御プログラム等から構成されており、当該切換手段３５は、内部から入力される切換信号に基づいて自動再生モード３０と半自動再生モード３１とを切り換える。

具体的には、図1に示すように、フィルタ再生制御装置２５の内部には、ディップスイッチなどから構成された内部切換部４０が設けられおり、ディップスイッチ４０の切換信号は制御部２９に入力されるようになっている。このディップスイッチ４０は、２方向の切換を行えるスイッチであって、一方に切り換えると自動再生モード３０を選択し、他方に切り換えると半自動再生モード３１を選択したことになる。

切換手段３５は、ディップスイッチ４０により自動再生モード３０が選択されて、自動再生モード３０に対応する切換信号が入力されるとＤＰＦ再生時には、フィルタ再生制御装置２５を自動再生モード３０する。また、切換手段３５は、ディップスイッチ４０により半自動再生モード３１が選択されて、半自動再生モード３１に対応する切換信号が入力されるとＤＰＦ再生時には、フィルタ再生制御装置２５を半自動再生モード３１する。

この自動再生モード３０又は半自動再生モード３１を指令するディップスイッチ等の内部切換部４０は、主に、トラクタ１のメンテナンスを行ったり、トラクタを製造する製造会社のサービスマンなどが操作するためのものであって、トラクタ１のメンテナンス時やトラクタの製造出荷時に操作される。トラクタ１の製造出荷時は、ディップスイッチ４０によって半自動再生モード３１に設定されている。トラクタ１の製造出荷時には半自動再生モード３１に設定されいるが、メンテナンス時などにユーザの要望に応じてサービスマンがディップスイッチ４０を操作することによって半自動再生モード３１することができる。

上述した実施形態では、フィルタ再生制御装置２５の内部にディップスイッチなどの内部切換部４０を設けて、内部からの切換信号に対応して切換手段３５が自動再生モード３０と半自動再生モード３１とを切り換えるようにしてもよいが、図３の変形例に示すように、外部からの切換信号によって切換手段３５が自動再生モード３０と半自動再生モード３１とを切り換えるようにしてもよい。

図３に示すように、フィルタ再生制御装置２５には、例えば、押しボタン式の外部スイッチから構成された外部切換部４１が接続されている。この外部スイッチ４１は、表示装置９の周囲に設置されたもので、再生スイッチ３２やＤＰＦスイッチ３３の近傍に設置されている。外部スイッチ４１は、１回押すと自動再生モード３０を選択し、もう1回押すと半自動再生モード３１を選択したことになる。なお、外部スイッチ４１を、２方向切換のスイッチとし、一方側にすると自動再生モード３０となり、他方側にすると半自動再生モード３１になるように構成してもよい。

切換手段３５は、外部スイッチ４１により自動再生モード３０が選択されて、自動再生モード３０に対応する切換信号が入力されると、フィルタ再生制御装置２５を自動再生モード３０にする。また、切換手段３５は、外部スイッチ４１により半自動再生モード３１が選択されて、半自動再生モード３１に対応する切換信号が入力されるとフィルタ再生制御装置２５を半自動再生モード３１する。

図３の変形例では、内部切換部４０とは異なり、外部切換部４１からの選択に対応して切換信号を出力するようにしているので、トラクタ１を操作する作業者（運転者）であってもトラクタ１で作業しながらモードを切り換えることができ、自在にＤＰＦ再生を行うことができる。例えば、圃場内で作業しているときは半自動再生モード３１としてＤＰＦ再生（昇温）の確認を行い、公道を走行しているときには自動再生モード３０として自動的にＤＰＦ再生を行うようにするとよい。

さて、ＤＰＦ再生が必要となったとき（ＰＭ堆積量が閾値以上となったとき）に、切換手段３５が内部切換部４０又は外部切換部４１の状態（半自動再生モード３１側であるか自動再生モード３０側であるか）を判断してから、切換信号に対応するモードに切り換えてもよいが、内部又は外部からの切換信号が入力されたときに、各モードを実行するための実行フラグを記憶（保持）するようにしてもよい。

図１及び３に示すように、フィルタ再生制御装置２５に不揮発性のメモリ等から構成され記憶部（モード記憶部）４２を設け、このモード記憶部４２に実行フラグを記憶するようにしてもよい。
切換手段３５は、内部切換部４０又は外部切換部４１から出力された切換信号が半自動再生モード３１を示すものであれば、モード記憶部４２に半自動再生モード３１を示す実行フラグを記憶させ、一方、切換信号が自動再生モード３０を示すものであれば、モード記憶部４２に自動再生モード３０を示す実行フラグを記憶させる。フィルタ再生制御装置２５は、ＤＰＦ再生が必要であるとき、モード記憶部４２に記憶された実行フラグに基づいて半自動再生モード３１や自動再生モード３０になりＤＰＦ再生を実行する。

以上、本発明によれば、フィルタ再生制御装置２５が自動再生モード３０と半自動再生モード３１とを備え、さらに、自動再生モード３０と半自動再生モード３１とを切り換える切換手段３５を備えているので、作業機（トラクタ）の使用形態に応じたＤＰＦ再生を行うことができる。
[第２実施形態]
上述した実施形態では、エンジンコントロールユニット（エンジン制御装置）にＤＰＦ再生機能を具備させることでフィルタ再生制御装置２５を構成したが、図４に示すように、第２実施形態では、フィルタ再生制御装置２５を作業機の制御を行う作業機制御装置２６（作業制御部）と、エンジンの制御を行うエンジン制御装置（エンジン制御部）２８とで構成し、ＤＰＦ再生の制御に関して、作業機制御装置２６がエンジン制御装置２８よりも上位に位置づけたものである。なお、エンジン制御装置２８には、上述した実施形態と同様に、自動再生モード３０、半自動再生モード３１及び切換手段３５、モード記憶部４２が具備されているが、この自動再生モード３０、半自動再生モード３１及びモード記憶部４２等は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

作業機制御装置２６は、第１実施形態で説明したように作業機１に関する制御を行うものであって、エンジン制御装置２８とはＣＡＮなどの車載ネットワークを介してデータのやりとりが行えるようになっている。作業機制御装置２６には、エンジン制御装置２８に切換信号を出力する切換信号出力手段４３が設けられいる。この切換信号出力手段４３は、作業機制御装置２６の制御部３６に格納されたＤＰＦ再生を行うための制御プログラム等から構成されている。

作業機制御装置２６の内部には、内部切換部４０（ディップスイッチ）が接続されており、このディップスイッチ４０によって自動再生モード３０と半自動再生モード３１とのいずれかが選択された指令が作業機制御装置２６の制御部３６に入力されると、切換信号出力手段４３は、ディップスイッチ４０で選択されたモードに対応する切換信号をエンジン制御装置２８に出力する。エンジン制御装置２８の切換手段３５は、作業機制御装置２６から出力された切換信号に基づいて、当該エンジン制御装置２８を自動再生モード３０又は半自動再生モード３１に切り換える。なお、作業機制御装置２６に、内部切換部４０の代わりに図３の変形例と同様な外部切換部４１（外部スイッチ４１）を接続して、外部スイッチ４１によって自動再生モード３０と半自動再生モード３１とのいずれかが選択された指令が作業機制御装置２６に入力されたときに、切換信号出力手段４３が外部スイッチ４１で選択されたモードに対応する切換信号をエンジン制御装置２８に出力してもよい。

この第２実施形態では、作業機制御装置２６からエンジン制御装置２８に向けて切換信号を出力する形態となっているため、第１実施形態と比べて作業機制御装置２６が自動再生モード３０又は半自動再生モード３１の選択権を持っているものとなっている。
また、図４に示すように、再生スイッチ３２は、作業機制御装置２６に接続されていて、再生スイッチ３２からの外部昇温指令があると作業機制御装置２６は、エンジン制御装置２８に対して半自動再生モードによるＤＰＦ再生動作（第２段階の昇温）を許可するようになっている。即ち、エンジン制御装置２８は、第１段階の昇温は自動的に行うものの、作業機制御装置２６からの許可がなければ、ポスト噴射などの第２段階の昇温は行わない。なお、半自動再生モード３１において、第２段階の昇温制御を行ってよいか否かを確認するための報知（再生スイッチ３２の点滅）、半自動再生モード３１を実行している報知（再生スイッチ３２の点灯）は、エンジン制御装置２８が作業機制御装置２６に制御信号を出力することによって、作業機制御装置２６を介して行う。

さらに、ＤＰＦスイッチ３３も作業機制御装置２６に接続されていて、ＤＰＦスイッチ３３からの停止指令があると作業機制御装置２６は、エンジン制御装置２８に対して自動再生モードによるＤＰＦ再生の停止を行うようになっている。なお、自動再生モード３０において、自動再生モード３０であることの報知（ＤＰＦスイッチ３３の点滅）、自動再生モード３０を実行している報知（ＤＰＦスイッチ３３の点灯）は、エンジン制御装置２８が作業機制御装置２６に制御信号を出力することによって作業機制御装置２６を介して行う。また、その他、ＤＰＦ再生に必要な情報（入側圧力センサ２２の数値、出側圧力センサ２３の数値、温度センサ２７など）は、作業機制御装置２６を介してエンジン制御装置２８に入力されるようになっている。

このように、第２実施形態では、エンジン制御装置２８には、自動再生モード３０や半自動再生モード３１が具備されているが、自動再生モード３０と半自動再生モード３１との切換、半自動再生モード３１における第２段階の昇温、自動再生モード３０におけるＤＰＦ再生停止など、作業機制御装置２６からの指令が無ければ、それぞれの制御が実行できないようになっており、ＤＰＦ再生の制御において、作業機制御装置２６がエンジン制御装置２８よりも上位となる構成となっている。言い換えれば、作業機制御装置２６がＤＰＦ再生の制御を管理する統括装置としての働きがある。

このようにすれば、エンジン制御装置２８と作業機制御装置２６とが別々の場所で製造されるような場合でも、作業機制御装置２６側でＤＰＦ再生に関する設定を簡単に行うことができる。
[第３実施形態]
上述した実施形態では、再生スイッチ３２、ＤＰＦスイッチ３３、外部切換部４１をそれぞれ別々に構成していたが、この第３実施形態は、再生スイッチ３２、ＤＰＦスイッチ３３及び外部切換部４１を１つのスイッチで構成したものである。

図５に示すように、作業機制御装置２６は、再生スイッチ３２、ＤＰＦスイッチ３３及び外部切換部４１を兼用する兼用スイッチ４４が、表示装置９の周囲に設けられている。兼用スイッチ４４は、押しボタン式のスイッチであると共に、その内部にはＬＥＤ等が内蔵されていて、点灯、点滅するようになっている。
以下、兼用スイッチ４４について詳しく説明する。

自動再生モード３０や半自動再生モード３１によってＤＰＦ再生が実行されていない場合、即ち、ＤＰＦ２１に堆積したＰＭ堆積量が閾値未満である場合は、兼用スイッチ４４は外部切換部４１として働く。例えば、ＰＭ堆積量が非常に少ない状態でＤＰＦ再生が行われていないときに、兼用スイッチ４４を押すと、自動再生モード３０と半自動再生モード３１との切換を示す信号を作業機制御装置２６の制御部３６に出力する。ＤＰＦ再生が行われていないときは、兼用スイッチ４４を押す毎に、自動再生モード３０又は半自動再生モード３１のどちらかを示す信号が作業機制御装置２６の制御部３６に出力されるようになっており、切換信号出力手段４３は、兼用スイッチ４４の示したモードに応じた切換信号をエンジン制御装置２８に出力する。なお、表示装置９に現在のモードがどちらになっている分かるような表示（ＤＰＦ表示）を行うことが好ましい。

一方、ＰＭ堆積量が閾値以上となり半自動再生モードが働いている場合、排気温度が第１目標温度に達すると、兼用スイッチ４４は点滅し、第２段階の昇温制御を行ってよいか否かを確認する再生スイッチ３２として働く。兼用スイッチ４４が点滅した状態で兼用スイッチ４４を押すと、外部昇温指令を作業機制御装置２６を介してエンジン制御装置２８に行ったことになり、第２段階の昇温が実行される。第２段階の昇温が実行されると、エンジン制御装置２８は、兼用スイッチ４４に制御信号を出力し、兼用スイッチ４４を点灯させてＤＰＦ再生が行われていることを報知する。また、半自動再生モードではなく自動再生モードによってＤＰＦ再生が行われている場合、兼用スイッチ４４は点灯してＤＰＦ再生が行われていることを報知する。また、自動再生モードによるＤＰＦ再生時に押すとＤＰＦ再生を停止するＤＰＦスイッチ３３として働く。

このように、兼用スイッチ４４を設けるようにすることによってスイッチの部品点数を少なくすることができる。
上述した第３実施形態では、再生スイッチ３２、ＤＰＦスイッチ３３及び外部切換部４１の３つのスイッチを１つの兼用スイッチ４４で構成しているが、再生スイッチ３２と外部切換部４１との２つのスイッチを兼用スイッチ４４で構成してもよいし、再生スイッチ３２とＤＰＦスイッチ３３との２つのスイッチを兼用スイッチ４４で構成してもよい。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
上記の実施形態では、ＤＰＦ内の粒子状物質を燃焼させるために排気温度を昇温させるものであると説明しているが、これは実質的に粒子状物質を燃焼させるためにＤＰＦ内の温度を上げることであり、これらの排気温度をＤＰＦ１３内の温度や水温等と読み替えても何ら問題ない。

エンジン制御装置２８及び作業機制御装置２６における制御は、上述したものに限定されず、適用する作業機によって各種制御を行えばよく、例えば、作業機がコンバインあれば、コンバインに適応した制御を行い、バックホーであれば、バックホーに適応した制御を行う。
上述した実施形態では、半自動再生モード３１において、排気温度を第１目標温度に上げた後、第２目標温度に上げるという２段階方式について説明したが、排気温度が第１目標温度になるまでや第２目標温度になるまで、２段階以上、例えば、３段階や４段階など複数段階に分けて昇温してもよい。

自動再生モード３０や半自動再生モード３１において、排気温度が短期間に十分に上昇しない場合、自動再生モード３０や半自動再生モード３１に排気温度の昇温を補足する手段を設けても良い。例えば、フィルタ再生制御装置２５による排気温度の昇温中に、手動操作によってエンジン回転数を上昇させるエンジン回転上昇案内を行い、作業者がエンジン回転上昇案内を見て、アクセルレバー等を手動操作することによってエンジン回転数を上昇させ、このエンジン回転数の上昇により排気温度を上昇させるようにしてもよい。

また、ＰＭ堆積量が、自動再生モード３０や半自動再生モード３１を実行する閾値よりもさらに上昇してＰＭ堆積量が多大に多くなった場合、まず、自動再生モード３０や半自動再生モード３１のいずれにおいても作業機を停車する案内を行い、作業機が停車した状態[トラクタの速度が零、パーキングレバーが引かれる、ギアをニュートラル（変速装置をニュートラル）、エンジン回転数がアイドル回転数]になると、自動的にエンジン回転数を上昇させると共に、吸気スロットルの絞りやポスト噴射等を行って、強制的にＤＰＦ再生を行うようにしてもよい。なお、強制的にＤＰＦ再生を行う場合、自動的に作業機の停車を検出してからＤＰＦ再生を実行してもよい。また、強制的にＤＰＦ再生を行う場合、例えば、作業者が駐車を確認した後、ＤＰＦ再生を行う時に、再生スイッチ３２又は兼用化スイッチ４４を押したときにＤＰＦ再生を開始してもよい。

上述した図４及び図５では、自動再生モード３０や半自動モードを記憶するエンジン制御装置２８にモード記憶部４２を具備させているが、作業機制御装置２６にモード記憶部４２を記憶させてもよい。例えば、エンジン制御装置２８におけるモードを切り換えたときに作業機制御装置２６のモード記憶部４２に切り換えたモードに対応した実行フラグを記憶する。エンジン制御装置２８は作業機制御装置２６のモード記憶部４２に記憶された実行フラグに基づき、モードを動かすようにすればよい。

１ トラクタ
２ 走行車体
３ ディーゼルエンジン
４ 変速装置
５ ３点リンク機構
６ 各種作業装置
７ キャビン
８ 運転席
９ 表示装置
１０ シリンダ
１１ 吸気ポート
１２ 排気ポート
１３ 吸気バルブ
１４ 排気バルブ
１５ 吸気マニホールド
１６ 排気マニホールド
１７ サイレンサ
２０ 排出ガス浄化装置
２１ ＤＰＦ
２５ フィルタ再生制御装置
２６ 作業機制御装置
２７ 温度センサ
２８ エンジン制御装置
２９ 制御部
３０ 自動再生モード
３１ 半自動再生モード
３２ 再生スイッチ
３３ ＤＰＦスイッチ
３５ 切換手段
３６ 制御部
４０ 内部切換部
４１ 外部切換部
４２ モード記憶部
４３ 切換信号出力手段

Claims (2)

1. ディーゼルエンジンから排出された排出ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタを備えた排出ガス浄化装置と、前記排出ガス浄化装置のフィルタに堆積した粒子状物質の堆積量が所定値以上であるときに前記粒子状物質を燃焼させて除去するフィルタ再生制御装置とを備え、
   前記フィルタ再生制御装置は、前記ディーゼルエンジンに昇温のための昇温制御を行って排気温度を昇温可能なエンジン制御部と、作業に関する制御を行い且つ粒子状物質を燃焼させて除去する制御に関して前記エンジン制御部よりも上位である作業機制御部とを備え、
   前記エンジン制御部は、前記堆積量が所定値以上であるときに前記排出ガス浄化装置内の排気温度を粒子状物質の燃焼が促進される燃焼温度域に向けて自動的に昇温して粒子状物質を燃焼させる自動再生モードと、前記堆積量の値に基づいて、前記排気温度を予め定められた温度であって前記燃焼温度域より低い温度である第１目標温度に向けて昇温し、第１目標温度になった時点で外部昇温指令を待ち、前記外部昇温指令を受けて前記排気温度を前記燃焼温度域である第２目標温度に昇温する半自動再生モードと、前記自動再生モードと半自動再生モードとを切り換える切換手段を有し、
   前記作業機制御部は、前記エンジン制御部に切換信号を出力する切換信号出力手段を有し、前記切換手段は、前記フィルタ再生制御装置に設けられた前記作業機制御部が有する切換信号出力手段が出力する切換信号に基づいて自動再生モードと半自動再生モードとを切り換えることを特徴とする作業機。
2. 前記フィルタ再生制御装置が有するエンジン制御部は、前記切換信号によって切り換えられたモードを実行するための実行フラグを記憶するモード記憶部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の作業機。

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