JP6084306B2 - 作業車両及び作業車両の制御方法 - Google Patents

Description

作業車両と、当該作業車両の制御方法とを開示する。

特許文献１は、エンジンによって駆動される可変容量型油圧ポンプと、可変容量型油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される油圧モータとを備え、油圧モータによる駆動力によって走行する作業車両を開示している。

近年、排ガス規制の強化に伴い、このような作業車両に搭載される排気処理装置の浄化性能を維持するために、排気処理装置の再生（regeneration）が要求されている。排気処理装置の再生とは、浄化性能の低下が検出された場合、あるいは、予め定められた時間を超えて運転された場合に、排気温を上昇させ、排気処理装置に溜まった煤や尿素デポジットなどを除去するものである（特許文献２参照）。

特開２０１１−０５２７９４号公報 特開２０１５−０８６７１４号公報

特許文献１の作業車両において、排気処理装置の再生を実行しようとすると、エンジン回転速度を上昇させる必要がある。エンジン回転速度が上昇してしまうと、アクセル操作量に応じた駆動力以上に油圧モータが駆動されてしまい、オペレータが意図する速度で作業車両を走行させることが困難となる。

本明細書は、排気処理装置の再生を実行しているときに、オペレータが意図する速度で走行することが可能な作業車両を開示する。

第１の態様に係る作業車両は、エンジンと、可変容量型油圧ポンプと、油圧モータと、排気処理装置と、コントローラと、を備える。可変容量型油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。可変容量型油圧ポンプは、作動油の吐出方向を変更可能である。油圧モータは、可変容量型油圧ポンプからの作動油の吐出方向に応じて前進方向と後進方向に駆動方向が変更される。排気処理装置は、エンジンからの排気を処理する。コントローラは、排気処理装置を再生するとき、エンジンの回転速度を所定の第１回転速度以上に増加させるとともに、可変容量型油圧ポンプの吐出方向を中立状態に切り換える。

当該作業車両は、可変容量型油圧ポンプからの作動油の吐出方向を切り換えるための前後進切換弁をさらに備えるとよい。コントローラは、前後進切換弁を中立状態に切り換えることによって、可変容量型油圧ポンプの吐出方向を中立状態に切り換えるとよい。

当該作業車両は、前後進切換弁から供給される作動油の供給方向に応じて、可変容量型油圧ポンプの容量及び吐出方向を変更するポンプ容量制御シリンダをさらに備えるとよい。

当該作業車両は、定容量型油圧ポンプとエンジンセンシング弁とをさらに備えるとよい。定容量型油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。エンジンセンシング弁は、定容量型油圧ポンプから吐出された作動油の油圧をエンジン回転速度に応じた油圧に変換し、前後進切換弁に供給する。エンジン回転速度が第１回転速度であって、前後進切換弁が前進状態または後進状態であるとき、ポンプ容量制御シリンダは、車体が走行する程度の容量に可変容量型油圧ポンプの容量を変更するとよい。

コントローラは、排気処理装置を再生するとき、ローアイドルのエンジン回転速度を上昇させるとよい。

排気処理装置は選択還元触媒装置であるとよい。排気処理装置の再生は、排気処理装置による除去対象の除去効率が所定値未満となったとき、または、前回の再生から所定時間以上経過したときに開始されるとよい。

排気処理装置は、ディーゼル酸化触媒装置であるとよい。排気処理装置の再生は、エンジンの動作中に排気処理装置からの排気の温度が所定の第１温度以下となることが所定の第１時間以上経過したときに開始されるとよい。

アクセル操作量が所定の第１操作量未満であって、且つ、車速が所定速度未満であるときに、コントローラは、前後進切換弁を中立状態に切り換えるとよい。

排気処理装置の再生は、排気処理装置からの排気の温度が所定の第２温度以上となることが所定の第２時間以上経過したときに終了するとよい。

排気処理装置の再生は、再生を開始してから所定の第３時間以上経過したときに終了するとよい。

排気処理装置の再生が終了し、且つ、エンジン回転速度が第１回転速度より小さい所定の第２回転速度未満となったときに、コントローラは、前後進切換弁を中立状態に切り換える制御を終了するとよい。

アクセル操作量が第１操作量以上となるときに、コントローラは、前後進切換弁を中立状態に切り換える制御を終了するとよい。

第２の態様に係る作業車両の制御方法は、エンジンによって作動油の吐出方向を変更可能な油圧ポンプを駆動するステップと、油圧ポンプから吐出された作動油によって車両を走行させるための油圧モータを駆動するステップと、油圧ポンプの吐出方向を中立状態に切り換えるステップと、エンジンの回転速度を所定の第１回転速度以上に増加させるステップと、排気処理装置を再生するステップと、を含む。

第１の態様に係る作業車両及び第２の態様に係る作業車両の制御方法では、排気処理装置を再生するときに、エンジンの回転速度を所定の第１回転速度以上に増加させるとともに、油圧ポンプの吐出方向を中立状態に切り換える。このため、排気処理装置の再生のためにエンジン回転速度を増大させても車速の増大が抑えられる。よって、オペレータが意図する速度で走行することが可能となる。

図１は、作業車両の側面図である。 図２は、エンジン室の内部の構成を示す側面図である。 図３は、作業車両が備える油圧駆動機構の構成を示す図である。 図４は、エンジンセンシング弁のエンジン回転速度−パイロット圧特性を示すグラフである。 図５は、実施形態における第１排気処理装置の再生時における作業車両の動作を示すフローチャートである。 図６は、実施形態における第２排気処理装置の再生の動作を示すフローチャートである。 図７は、実施形態における第２排気処理装置の再生時における油圧駆動機構の動作を示すフローチャートである。

＜全体構成＞
本発明の実施形態に係る作業車両１の側面図を図１に示す。この作業車両１は、タイヤ４ａ，４ｂにより自走可能であると共に作業機３を用いて所望の作業を行うことができるホイールローダである。この作業車両１は、車体フレーム２、作業機３、タイヤ４ａ，４ｂ、運転室５を備えている。

車体フレーム２は、前側に配置されるフロントフレーム２ａと、後側に配置されるリアフレーム２ｂとを有しており、フロントフレーム２ａとリアフレーム２ｂとは車体フレーム２の中央部において左右方向に揺動可能に連結されている。

フロントフレーム２ａには作業機３および一対のフロントタイヤ４ａが取り付けられている。作業機３は、作業機用油圧ポンプ１１（図３参照）からの作動油によって駆動される装置であり、フロントフレーム２ａの前部に装着されたリフトアーム３ａと、リフトアーム３ａの先端に取り付けられたバケット３ｂと、リフトアーム３ａを駆動するリフトシリンダ（図示せず）と、バケット３ｂを駆動するチルトシリンダ３ｃとを有する。一対のフロントタイヤ４ａは、フロントフレーム２ａの側面に設けられている。

リアフレーム２ｂには、運転室５、エンジン室６、一対のリアタイヤ４ｂなどが設けられている。運転室５は、車体フレーム２の上部に載置されており、ハンドル、アクセルペダル６１（図３参照）等の操作部、速度等の各種の情報を表示する表示部（図示せず）、座席等が内装されている。エンジン室６は、運転室５の後方に配置される。一対のリアタイヤ４ｂは、リアフレーム２ｂの側面に設けられている。

図２は、エンジン室６の内部の構造を示す側面図である。図２に示すように、エンジン室６内には、エンジン８と、第１排気処理装置５１と、第２排気処理装置５５と、が配置される。

エンジン８は、所謂ディーゼルエンジンである。エンジン８は、上述したタイヤ４ａ，４ｂ及び油圧ポンプ９、１１等（図３参照）を駆動する。エンジン８は、リアフレーム２ｂに支持されている。

第１排気処理装置５１は、エンジン８の上方に配置される。第１排気処理装置５１は、エンジン８からの排気を処理する。第１排気処理装置５１は、例えばディーゼル酸化触媒（DOC）装置である。DOC装置は、エンジン８からの排気中の一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO₂)に酸化し、第２排気処理装置５５の排気処理を促進させる。DOC装置は、さらに、エンジン８からの排気中の炭化水素（HC）及び一酸化炭素（CO）を除去する。第１排気処理装置５１は、略円筒状の形状を有する。第１排気処理装置５１は、第１排気処理装置５１の長手方向が車幅方向に沿うように配置される。第１排気処理装置５１は、第１接続管５０を介してエンジン８に接続される。

第２排気処理装置５５は、エンジン８の上方において第１排気処理装置５１に隣接して配置される。第２排気処理装置５５は、エンジン８からの排気を処理する。第２排気処理装置５５は、例えば選択還元触媒（SCR）装置である。SCR装置は、還元剤によってエンジン８からの排気中の窒素酸化物（NOx）を除去する。つまり、NOxは、第２排気処理装置５５による除去対象である。第２排気処理装置５５は、略円筒状の形状を有する。第２排気処理装置５５は、第２排気処理装置５５の長手方向が車幅方向に沿うように配置される。第２排気処理装置５５は、第２接続管５３を介して第１排気処理装置５１に接続される。

第２接続管５３は、第２排気処理装置５５の上方に配置されている。第２接続管５３には、還元剤噴射装置５４が取り付けられている。還元剤噴射装置５４は、還元剤を第２接続管５３内に噴射する。還元剤は、例えば、尿素水である。第２接続管５３は、エンジン８からの排気に還元剤を混合する。

第２排気処理装置５５には、排気管５９が接続されている。排気管５９は、第２排気処理装置５５の上方に位置する。排気管５９は、第２排気処理装置５５の上方において車幅方向に延び、上方へ向かって屈曲している。図１に示すように、排気管５９の先端部は、エンジン室６の上面から上方に突出している。排気管５９の先端部は、後方へ向かって屈曲している。

＜油圧駆動機構＞
車体フレーム２には、タイヤ４ａ，４ｂや作業機３を駆動するための油圧駆動機構７が搭載されている。以下、油圧駆動機構７の構成について図３に基づいて説明する。油圧駆動機構７は、主として、エンジン８、走行用油圧ポンプ９、チャージポンプ１０、作業機用油圧ポンプ１１、走行用油圧モータ１２、駆動軸１５、コントローラ１６を有しており、いわゆるＨＳＴシステムが採用されている。

エンジン８で発生した出力トルクは、走行用油圧ポンプ９、チャージポンプ１０、作業機用油圧ポンプ１１等に伝達される。エンジン８には、エンジン８の出力トルクと回転速度とを制御する燃料噴射装置１７が付設されている。燃料噴射装置１７は、アクセルペダル６１の操作量（以下、「アクセル操作量」と呼ぶ）に応じて調整されたコントローラ１６からのエンジン８の回転速度指令信号に基づいて、燃料の噴射量を調整する。

アクセルペダル６１は、エンジン８の目標回転速度を指示する手段であり、アクセル操作量検知部６２が設けられている。アクセル操作量検知部６２は、ポテンショメータなどで構成されており、アクセル操作量を検知する。アクセル操作量検知部６２は、アクセル操作量を示す操作量信号をコントローラ１６へと送り、コントローラ１６から燃料噴射装置１７に指令信号が出力される。このため、オペレータはアクセルペダル６１の操作量を調整することによってエンジン８の回転速度を制御することができる。

また、エンジン８には、エンジン８の実回転速度を検知する回転センサからなるエンジン回転速度検知部２５が設けられている。エンジン回転速度検知部２５からエンジン回転速度を示す検知信号がコントローラ１６に入力される。

走行用油圧ポンプ９は、斜板の傾転角を変更することにより容量及び作動油の吐出方向を変更することができる可変容量型の油圧ポンプである。走行用油圧ポンプ９は、エンジン８によって駆動される。走行用油圧ポンプ９から吐出された作動油は、走行回路２０，２１を通って走行用油圧モータ１２へ送られる。走行回路２０は、車両を前進させる方向に走行用油圧モータ１２を駆動させるように走行用油圧モータ１２に作動油を供給する流路（以下「前進走行回路２０」と呼ぶ）である。走行回路２１は、車両を後進させる方向に走行用油圧モータ１２を駆動させるように走行用油圧モータ１２に作動油を供給する流路（以下「後進走行回路２１」と呼ぶ）である。

走行用油圧ポンプ９には、走行用油圧ポンプ９の斜板の傾転角を変更することができるポンプ容量制御シリンダ２３と前後進切換弁２４とが接続されている。

ポンプ容量制御シリンダ２３は、供給される作動油の圧力に応じて、ピストン２２を移動させる。ピストン２２には、バネ２２ａが取り付けられている。ポンプ容量制御シリンダ２３は、第１油室２３ａと第２油室２３ｂとを有しており、バネ力と、第１油室２３ａ内の油圧と第２油室２３ｂ内の油圧の差圧とのバランスによってピストン２２の位置が変更される。ピストン２２は、走行用油圧ポンプ９の斜板に連結されており、ピストン２２が移動することにより、走行用油圧ポンプ９の斜板の傾転角が変更される。これによって、ポンプ容量制御シリンダ２３は、走行用油圧ポンプ９の容量及び作動油の吐出方向を変更することができる。

前後進切換弁２４は、コントローラ１６からの指令信号に基づいてポンプ容量制御シリンダ２３を制御する電磁制御弁である。前後進切換弁２４は、コントローラ１６からの指令信号に基づいてポンプ容量制御シリンダ２３への作動油の供給方向を制御することができる。従って、コントローラ１６は、前後進切換弁２４を電気的に制御することにより、走行用油圧ポンプ９の作動油の吐出方向を切り換えることができる。前後進切換弁２４は、前進状態Ｆと後進状態Ｒと中立状態Ｎとに切り替わる。

前後進切換弁２４は、前進状態Ｆでは、後述する第１パイロット回路３６と主パイロット回路３３とを連通させると共に、第２パイロット回路３７とドレン回路３８とを接続する。第１パイロット回路３６はポンプ容量制御シリンダ２３の第１油室２３ａに接続されている。第２パイロット回路３７はポンプ容量制御シリンダ２３の第２油室２３ｂに接続されている。このため、前後進切換弁２４が前進状態Ｆである場合、作動油が主パイロット回路３３、第１パイロット回路３６を介して第１油室２３ａに供給されると共に、第２油室２３ｂから作動油が排出される。これにより、走行用油圧ポンプ９の傾転角は、前進走行回路２０への容量が増大する方向に変更される。

また、前後進切換弁２４は、後進状態Ｒでは、第２パイロット回路３７と主パイロット回路３３とを連通させると共に、第１パイロット回路３６とドレン回路３８とを接続する。このため、前後進切換弁２４が後進状態Ｒである場合、作動油が主パイロット回路３３、第２パイロット回路３７を介して第２油室２３ｂに供給される。これにより、走行用油圧ポンプ９の傾転角は、後進走行回路２１への容量が増大する方向に変更される。

前後進切換弁２４が中立状態Ｎである場合には、第１パイロット回路３６と第２パイロット回路３７とが共に、ドレン回路３８に接続される。この場合、走行用油圧ポンプ９は、前進走行回路２０、後進走行回路２１のいずれに対しても作動油を吐出しない。このときの走行用油圧モータ１２からの作動油の吐出方向を中立状態と呼ぶこととする。

チャージポンプ１０は、エンジン８によって駆動され、作動油を吐出する定容量型の油圧ポンプである。チャージポンプ１０から吐出された作動油は、チャージ回路４２、エンジンセンシング弁３２および主パイロット回路３３を介して、前後進切換弁２４に供給される。チャージポンプ１０は、前後進切換弁２４に対してポンプ容量制御シリンダ２３を作動させるための作動油を供給する。

エンジンセンシング弁３２は、チャージポンプ１０から吐出された作動油の油圧をエンジン回転速度に応じた油圧に変換し、前後進切換弁２４に供給する。エンジンセンシング弁３２は、エンジン回転速度に応じて主パイロット回路３３の圧力（パイロット圧）を変化させる。図４は、エンジンセンシング弁３２のエンジン回転速度−パイロット圧特性を示すグラフである。

図４に示すように、エンジンセンシング弁３２は、エンジン回転速度が増大すると、パイロット圧を増大させる。図４中のPnocは、ポンプ容量制御シリンダ２３において、ピストン２２が移動するのに最低限必要なパイロット圧である。つまり、パイロット圧がPnocより大きいとき、第１油室２３ａ内の油圧と第２油室２３ｂ内の油圧の差圧がバネ２２ａの付勢力より大きくなり、ピストン２２が移動する。通常運転時のエンジン８のローアイドル回転速度（無負荷時のエンジン回転速度）は、Pnocに対応するエンジン回転速度N0より小さい。このため、通常運転時にアクセル操作量が０であるときは、走行用油圧モータ１２からの作動油の吐出方向は中立状態のままであり、作業車両１は走行しない。

エンジン回転速度が図４中のNx（N0＜Nx＜Nm)のときは、エンジン回転速度Nxに対応するパイロット圧Pxとバネ２２ａのバネ力とがつりあう場所までピストン２２が移動し、走行用油圧ポンプ９の容量が定まる。エンジン回転速度が図４中のNm以上のときは、後述するカットオフ弁３１の機能によって、パイロット圧が最大値Pmaxで固定される。このときは、パイロット圧Pmaxとバネ２２ａのバネ力とがつりあう場所までピストン２２が移動し、走行用油圧ポンプ９の容量が定まる。このように、エンジンセンシング弁３２によってパイロット圧が変化することによって、上述した走行用油圧ポンプ９の容量が増減する。

図３において、主パイロット回路３３にはカットオフ弁３１に接続されるカットオフ回路３９が接続されている。カットオフ弁３１は、走行回路２０，２１の油圧（以下「走行回路油圧」と呼ぶ）とバネ力とのバランスによってポンプ容量制御シリンダ２３へのパイロット圧を設定された圧力に減圧することができる減圧弁である。図４のパイロット圧Pmaxは、カットオフ弁３１によって制限されるパイロット圧の最大圧である。カットオフ弁３１は、走行回路油圧が設定されたカットオフ圧力値以上になった場合に、ポンプ容量制御シリンダ２３に供給されるパイロット圧を減圧して、走行回路油圧がカットオフ圧力値を越えないように制限するように構成されている。

作業機用油圧ポンプ１１は、エンジン８によって駆動される。作業機用油圧ポンプ１１から吐出された作動油は、作業機回路４９を介してチルトシリンダ３ｃ（図１参照）等に送られ、チルトシリンダ３ｃ等を駆動する。

走行用油圧モータ１２は、斜軸の傾転角を変更することにより０より大きい範囲で容量を変更することができる可変容量型の油圧モータである。走行用油圧モータ１２は、走行用油圧ポンプ９から吐出され走行回路２０，２１を介して供給される作動油によって駆動される。これにより、走行用油圧モータ１２は、走行のための駆動力を発生させる。

走行用油圧モータ１２は、走行用油圧ポンプ９からの作動油の吐出方向に応じて前進方向と後進方向に駆動方向が変更される。具体的には、走行用油圧モータ１２は、前進走行回路２０を介して作動油を供給されることにより、車両を前進させる方向に駆動される。走行用油圧モータ１２は、後進走行回路２１を介して作動油を供給されることにより、車両を後進させる方向に駆動される。

走行用油圧モータ１２には、走行用油圧モータ１２の傾転角を制御するモータシリンダ２９と、モータシリンダ２９を制御するモータ制御弁３０とが設けられている。モータ制御弁３０はコントローラ１６からの制御信号に基づいて制御される電磁制御弁である。コントローラ１６は、モータシリンダ２９を制御することにより、走行用油圧モータ１２の容量を０より大きい範囲で任意に変えることができる。

駆動軸１５は、走行用油圧モータ１２の駆動力をタイヤ４ａ，４ｂ（図１参照）に伝達することによりタイヤ４ａ，４ｂを回転させる。また、駆動軸１５には、駆動軸１５の回転速度を検知する回転センサからなる出力回転速度検知部３４が設けられている。出力回転速度検知部３４が検知した情報は、検知信号としてコントローラ１６に送られる。コントローラ１６は、出力回転速度検知部３４が検知した駆動軸１５の回転速度に基づいて、車両の移動方向や車速を算出することができる。なお、本実施形態における車速は、作業車両１の移動方向によらない、速度の大きさによって定義される値である。

駆動軸１５には、パーキングブレーキ４４と、パーキングブレーキ制御弁４５とがさらに設けられる。パーキングブレーキ４４は、制動状態と非制動状態とに切り換えられる。パーキングブレーキ４４は、制動状態において、駆動軸１５を制動する。パーキングブレーキ４４は、非制動状態において、駆動軸１５を解放する。

パーキングブレーキ制御弁４５は、コントローラ１６からの指令信号に基づいて制御される電磁制御弁である。コントローラ１６は、パーキングブレーキ制御弁４５を制御することによって、パーキングブレーキ４４を制動状態と非制動状態とに切り換える。パーキングブレーキ４４は、パーキングブレーキ操作部材６８の操作に応じて制動状態と非制動状態とに切り換えられる。

パーキングブレーキ４４は、ブレーキディスク部４４ａとピストン部４４ｂとを有している。ピストン部４４ｂに作動油が供給されると、ピストン部４４ｂが油圧によってブレーキディスク部４４ａの複数のブレーキディスクを互いに接触させる。これにより、パーキングブレーキ４４が制動状態となる。パーキングブレーキ４４を制動状態とすることを、パーキングブレーキ４４を作動させるという。また、ピストン部４４ｂから作動油が排出されると、ピストン部４４ｂに設けられた弾性部材の弾性力によってブレーキディスクが互いに非接触の状態に保持される。これにより、パーキングブレーキ４４が非制動状態となる。

パーキングブレーキ操作部材６８は、運転室５内に設けられており、パーキングブレーキ４４を作動させるために操作される。パーキングブレーキ操作部材６８は、例えばパーキングスイッチ或いはパーキングレバーであり、オペレータによって操作される。パーキングブレーキ操作部材６８が操作されると、操作信号がコントローラ１６へ送られる。

前後進切換操作部６４は、前後進切換操作部材としての前後進切換レバー６５と、レバー操作検知部６６とを有する。前後進切換レバー６５は、運転室５内に設けられており、車両の前進と後進との切換を指示するためにオペレータによって操作される。前後進切換レバー６５は、前進位置、後進位置、中立位置に切り換えられる。レバー操作検知部６６は、前後進切換レバー６５が前進位置、後進位置、中立位置のいずれに位置しているのかを検知して、検知結果を検知信号としてコントローラ１６に送る。

エンジン８に接続される第１接続管５０には、第１濃度測定部５６が設けられている。第１濃度測定部５６は、窒素酸化物検出器などで構成されており、エンジン８から排出される排気中のNOxの濃度を検知する。第１濃度測定部５６は、エンジン８から排出される排気中のNOxの濃度D1を示す信号をコントローラ１６へと送る。

第１排気処理装置５１には、第１温度検知部５２が設けられている。第１温度検知部５２は、温度センサなどで構成されており、第１排気処理装置５１からの排気温（以下、DOC温度）を検知する。第１温度検知部５２は、DOC温度を示す信号をコントローラ１６へと送る。

第２排気処理装置５５には、第２温度検知部５７と第２濃度測定部５８とが設けられている。第２温度検知部５７は、温度センサなどで構成されており、第２排気処理装置５５からの排気温（以下、SCR温度）を検知する。第２温度検知部５７は、SCR温度を示す信号をコントローラ１６へと送る。第２濃度測定部５８は、窒素酸化物検出器などで構成されており、第２排気処理装置５５から排出される排気中のNOxの濃度を検知する。第２濃度測定部５８は、第２排気処理装置５５から排出される排気中のNOxの濃度D2を示す信号をコントローラ１６へと送る。

コントローラ１６は、ＣＰＵや各種のメモリなどを有する電子制御部である。コントローラ１６は、各検知部からの出力信号に基づいて各種の電磁制御弁や燃料噴射装置１７を電気的に制御するようにプログラムされている。これにより、コントローラ１６は、エンジン回転速度、モータ容量などを制御する。この作業車両１では、牽引力と車速とが無段階に変化して、車速ゼロから最高速度まで変速操作なく自動的に変速することができる。

通常、コントローラ１６は、アクセル操作量に応じたエンジン８の回転速度とする回転速度指令信号を燃料噴射装置１７に出力する。そして、コントローラ１６は、前後進切換レバー６５の位置に基づいて、前後進切換弁２４の状態（Ｆ、Ｎ、Ｒ）を切り換えるための指令信号を出力する。例えば、前後進切換レバー６５が前進位置に設定されている場合、コントローラ１６は、前後進切換弁２４の状態を前進状態Ｆとする指令信号を出力する。

一方、コントローラ１６は、排気処理装置５１、５５の再生が必要と判定した場合、アクセル操作量が小さくてもエンジン８の回転速度を所定の回転速度以上に調整した回転速度指令信号を燃料噴射装置１７に出力する。さらに、排気処理装置５１、５５の再生時に、アクセル操作量、車速等が所定の要件を満たす場合、前後進切換レバー６５の位置に関わらず、コントローラ１６は、前後進切換弁２４の状態を中立状態Ｎとする指令信号を出力する。つまり、コントローラ１６は、走行用油圧ポンプ９の吐出方向を中立状態に切り換える。以下、これらのコントローラ１６の制御の詳細について説明する。

＜排気処理装置の再生＞
図５は、本実施形態における第１排気処理装置５１（DOC）の再生時における作業車両１の動作を示すフローチャートである。まず、ステップ１において、作業車両１は、通常運転を行う。具体的には、コントローラ１６は、エンジン８によって走行用油圧ポンプ９を駆動するように制御し、走行用油圧ポンプ９から吐出された作動油によって走行用油圧モータ１２を駆動するように制御する。

ステップ２において、コントローラ１６は、第１温度検知部５２が検知したDOC温度に基づいて、エンジン８の動作中にDOC温度が所定の温度Td以下となることが、所定の時間t1以上経過したか否かを判定する。DOC温度が所定の温度Td以下となることが所定の時間t1以上経過していない場合（ステップ１でNO）、ステップ１に戻る。

DOC温度が所定の温度Td以下となることが所定の時間t1以上経過している場合（ステップ１でYES）、ステップ３において、コントローラ１６は、第１排気処理装置５１（DOC）の再生を促す通知を、運転室５に内装された表示部等から出力する。つぎに、コントローラ１６は、パーキングブレーキ４４を作動させるまで待つ（ステップ４でNO）。オペレータがパーキングブレーキ操作部材６８を操作したとき、コントローラ１６は、パーキングブレーキ４４を作動させる（ステップ４でYES）。

パーキングブレーキが作動されると（ステップ４でYES）、ステップ５において、コントローラ１６は、走行用油圧ポンプ９の吐出方向を中立状態に切り換えるように制御する。具体的には、コントローラ１６は、前後進切換弁２４を中立状態Ｎに切り換えるように制御する。

ステップ６において、コントローラ１６は、アクセル操作量の大きさに関わらず、エンジン回転速度を所定の回転速度N1以上に増加させるように制御する。この回転速度N1は、図４の回転速度N0よりも大きい。通常運転時のローアイドルのエンジン回転速度はN0より小さいので、ステップ６は、コントローラ１６がローアイドルのエンジン回転速度を上昇させることを意味している。

ステップ６においてエンジン回転速度がN1以上に上昇されることによって、エンジン８からの排気温が上昇する。これによって、第１排気処理装置５１に堆積した炭化水素が酸化され、第１排気処理装置５１から排出される。このように、ステップ７において、コントローラ１６は、第１排気処理装置５１を再生するように制御する。

ステップ８において、コントローラ１６は、第１排気処理装置５１の再生を開始してからの経過時間を測定し、その経過時間が所定の時間t2以上経過しているか否かを判定する。経過時間が所定の時間t2以上経過していない場合（ステップ８でNO）、ステップ５に戻る。経過時間が所定の時間t2以上経過している場合（ステップ８でYES）、コントローラ１６は、第１排気処理装置５１の再生のための制御を終了する。

図６は、本実施形態における第２排気処理装置５５（SCR）の再生の動作を示すフローチャートである。まず、ステップ１１において、作業車両１起動時に、コントローラ１６は、RFlagにfalseをセットする。RFlagは、後述するSCR再生処理の条件を具備しているか否かを示すフラグである。この場合、RFlagは、SCR再生処理の条件を具備していないことを示している。

ステップ１２において、作業車両１は、通常運転を行う。具体的には、コントローラ１６は、エンジン８によって走行用油圧ポンプ９を駆動するように制御し、走行用油圧ポンプ９から吐出された作動油によって走行用油圧モータ１２を駆動するように制御する。

ステップ１３において、コントローラ１６は、第２排気処理装置５５（SCR）の除去対象（NOx）の除去効率が所定値Rth未満となったか、または、第２排気処理装置５５の前回の再生から所定の時間tpth以上経過したか否かを判定する。

コントローラ１６は、第１濃度測定部５６が検知するエンジン８から排出される排気中のNOxの濃度D1と、第２濃度測定部５８が検知する第２排気処理装置５５から排出される排気中のNOxの濃度D2を取得する。そして、コントローラ１６は、(1−D2/D1)により、NOxの除去効率を算出することができる。

ステップ１３において、NOxの除去効率が所定値Rth以上であり、且つ、前回の再生から所定の時間tpth未満経過している場合（ステップ１３でNO）、ステップ１２に戻る。そうでなければ（ステップ１３でYES）、コントローラ１６は、RFlagにtrueをセットする。この場合、RFlagは、SCR再生処理の条件を具備していることを示している。

ステップ１５において、コントローラ１６は、アクセル操作量の大きさに関わらず、エンジン回転速度を所定の回転速度N2以上に増加させるように制御する。この回転速度N2は、図４の回転速度N0よりも大きい。通常運転時のローアイドルのエンジン回転速度はN0より小さいので、ステップ１５は、コントローラ１６がローアイドルのエンジン回転速度を上昇させることを意味している。なお、ここでの回転速度N2は、図５のステップ６の回転速度N1と同一であってもよい。

ステップ１５においてエンジン回転速度がN2以上に上昇されることによって、エンジン８からの排気温が上昇する。これによって、第２接続管５３、または、還元剤噴射装置５４において、還元剤溶液が化学変化を起こして生じた固定付着物（デポジット：deposit）が加熱分解される。このように、ステップ１６において、コントローラ１６は、第２排気処理装置５５を再生するように制御する。

ステップ１７において、コントローラ１６は、第２温度検知部５７が検知したSCR温度が所定の温度Ts以上となることが所定の時間t4以上経過したか否かを判定する。SCR温度が温度Ts以上となることが時間t4以上経過していない場合（ステップ１７でNO）、ステップ１５に戻る。

SCR温度が温度Ts以上となることが時間t4以上経過した場合（ステップ１７でYES）、ステップ１８において、コントローラ１６は、ステップ１５の制御を終了させる。すなわち、コントローラ１６は、アクセル操作量に応じてエンジン８の回転速度を決定するように制御する。これによって、コントローラ１６は、第２排気処理装置５５を再生する制御を終了する。ステップ１８終了後、ステップ１１の処理に戻る。

図７は、本実施形態における第２排気処理装置５５（SCR）の再生時における油圧駆動機構７の動作を示すフローチャートである。ステップ２１において、コントローラ１６は、後述するステップ２４における走行用油圧モータ１２の作動油の吐出方向を中立状態とする制御を実行しているか否かを判定する。図６のステップ１６のSCR再生処理がされる前の状態では、作動油の吐出方向を中立状態とする制御は実行されていない（ステップ２１でNO）。この場合、ステップ２２に進む。

ステップ２２において、コントローラ１６は、RFlagがtrueであり、且つ、アクセル操作量検知部６２が検知するアクセル操作量が所定の操作量A1未満であり、且つ、出力回転速度検知部３４が検知する駆動軸１５の回転速度から求められる車速が所定速度Vth未満であるか否か判定する。

RFlagがtrueであり、且つ、アクセル操作量が所定の操作量A1未満であり、且つ、車速が所定速度Vth未満である場合（ステップ２２でYES）、ステップ２４において、コントローラ１６は、走行用油圧ポンプ９の吐出方向を中立状態に切り換えるように制御する。具体的には、コントローラ１６は、前後進切換レバー６５の位置に関わらず、前後進切換弁２４を中立状態Ｎに切り換えるように制御する。

RFlagがfalseであるか、アクセル操作量が所定の操作量A1以上であるか、車速が所定速度Vth以上である場合（ステップ２２でNO）、コントローラ１６は、ステップ２４の制御を行わない。すなわち、ステップ２３において、コントローラ１６は、前後進切換レバー６５の位置に基づいて走行用油圧ポンプ９の吐出方向を決定し、前後進切換弁２４の状態（Ｆ、Ｎ、Ｒ）を切り換えるための指令信号を出力する。

ステップ２３または２４が実行されると、コントローラ１６は、再度ステップ２１の処理を実行する。ステップ２４の制御が既に実行されている場合（ステップ２１でYES）、ステップ２５において、コントローラ１６は、アクセル操作量検知部６２が検知するアクセル操作量が所定の操作量A1以上であるか否か判定する。

アクセル操作量が操作量A1以上である場合（ステップ２５でYES）、ステップ２６において、コントローラ１６は、ステップ２４における、前後進切換弁２４を中立状態Ｎに切り換える制御を終了する。すなわち、コントローラ１６は、前後進切換レバー６５の位置に基づいて走行用油圧ポンプ９の吐出方向を決定し、前後進切換弁２４の状態（Ｆ、Ｎ、Ｒ）を切り換えるための指令信号を出力する。ステップ２６終了後、ステップ２１の処理に戻る。

アクセル操作量が操作量A1未満である場合（ステップ２５でNO）、ステップ２７において、コントローラ１６は、RFlagがfalseであり、且つ、エンジン回転速度検知部２５が検知するエンジン回転速度が上述するN2より小さい所定の回転速度N3未満であるか否かを判定する。回転速度N3は、図４の回転速度N0よりも小さい。したがって、この後に前後進切換弁２４を前進状態Fまたは後進状態Rに切り換えられても、走行用油圧ポンプ９は前進走行回路２０、後進走行回路２１のいずれに対しても作動油を吐出せず、走行用油圧モータ１２は、走行のための駆動力を発生しない。

ステップ２７においてRFlagがfalseであると判定される場合、当該判定以前はステップ２４の処理が実行されていること、すなわち、Rflagがtrueであったことを意味している。したがって、ステップ２７においてRFlagがfalseであると判定されることは、SCR再生処理が終了したことを意味している。

RFlagがfalseであり、且つ、エンジン回転速度が回転速度N3未満である場合（ステップ２７でYES）、コントローラ１６は、上述するステップ２６の処理を実行する。RFlagがtrueであるか、エンジン回転速度が回転速度N3以上である場合（ステップ２７でNO）、コントローラ１６は、上述するステップ２４の処理を実行する。ステップ２４または２６終了後、ステップ２１の処理に戻る。

＜作用効果＞
つぎに、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態のコントローラ１６は、排気処理装置５１、５５を再生するとき（図５のステップ７、図６のステップ１６）に、エンジン８の回転速度を所定の回転速度N1、N2以上に増加させる（図５のステップ６、図６のステップ１５）とともに、前後進切換弁２４を中立状態Nとする（図５のステップ５、図７のステップ２４）ことによって、走行用油圧ポンプ９の作動油の吐出方向を中立状態に切り換える。このため、低速時にアクセル操作量が小さいとき（図７のステップ２２）、排気処理装置５１、５５の再生のためにエンジン回転速度を増大させても車速の増大が抑えられる。また、アクセルペダル６１が踏まれていない状態で、作業車両１が走行するクリープの発生が抑えられる。よって、オペレータが意図する速度で走行することが可能となる。

上述する回転速度N1、N2は図４のエンジン回転速度N0よりも大きい。このとき、前後進切換弁２４を前進状態Fまたは後進状態Rとしてしまうと、ポンプ容量制御シリンダ２３のピストン２２が動くことによって、走行用油圧ポンプ９から作動油が吐出される。走行用油圧モータ１２が変更可能な容量の範囲は０より大きい範囲であるため、走行用油圧ポンプ９から作動油が吐出されれば、走行用油圧モータ１２は、駆動軸１５を回転させて走行してしまうこととなる。したがって、前後進切換弁２４を中立状態Nとすることは有効である。

コントローラ１６は、排気処理装置５１、５５を再生するときに、ローアイドルの回転速度をN1、N2以上に上昇させる。これによって、アクセル操作量が０であっても、エンジン８からの排気温を上昇させることができ、排気処理装置５１、５５の再生をより確実に行うことができる。

第１排気処理装置５１(DOC)の再生は、エンジン８の動作中に第１排気処理装置５１からの排気温(DOC温度)が所定の温度Td以下となることが所定の時間t1以上経過したときに開始される（図５のステップ２）。DOC温度が低いときは、第１排気処理装置５１に炭化水素が堆積する。よって、第１排気処理装置５１に炭化水素が多く堆積する場合を効果的に検出でき、効果的な第１排気処理装置５１の再生を実現することができる。

第１排気処理装置５１の再生は、第１排気処理装置５１の再生を開始してからの経過時間が所定の時間t2以上経過している場合、終了する（図５のステップ８）。これによって、第１排気処理装置５１に堆積した炭化水素が十分に除去された状態で、第１排気処理装置５１の再生を終了することができる。

第２排気処理装置５５（SCR）の再生は、第２排気処理装置５５の除去対象（NOx）の除去効率が所定値Rth未満となった場合、開始される（図６のステップ１３）。したがって、第２排気処理装置５５の除去性能が低下したときに、第２排気処理装置５５の再生を開始することができる。さらに、第２排気処理装置５５の再生は、前回の再生から所定の時間tpth以上経過した場合、開始される（図６のステップ１３）。これによって、第２排気処理装置５５の定期的な整備が可能となる。

第２排気処理装置５５（SCR）の再生は、第２排気処理装置５５からの排気温（SCR温度）が所定の温度Ts以上となることが所定の時間t4以上経過した場合に終了する（図６のステップ１７）。SCR温度がTs以上となるときは、第２接続管５３、または、還元剤噴射装置５４内部に堆積したデポジットが効果的に加熱分解される。したがって、第２接続管５３、または、還元剤噴射装置５４に堆積した炭化水素が十分に除去された状態で、第２排気処理装置５５の再生を終了することができる。

コントローラ１６は、アクセル操作量が所定の操作量A1未満であって、且つ、車速が所定速度Vth未満であるとき（図７のステップ２２）に、前後進切換弁２４を中立状態Nに切り換える（図７のステップ２４）。これによって、オペレータが低速且つ減速走行を所望しているときに、コントローラ１６は、走行用油圧ポンプ９の吐出方向を中立状態に切り換えることができる。したがって、オペレータの意図を妨げることない作業車両１の操作を実現できる。

アクセル操作量が操作量A1以上となるとき（図７のステップ２５）に、コントローラ１６は、前後進切換弁２４を中立状態Nに切り換える制御を終了する（図７のステップ２６）。これによって、オペレータが加速走行を所望しているときに、コントローラ１６は、走行用油圧ポンプ９の吐出方向を中立状態に切り換える制御を終了することができる。したがって、オペレータの操作感を向上させることができる。

第２排気処理装置５５(SCR)の再生が終了し、且つ、エンジン回転速度が上述する回転速度N2より小さい回転速度N3未満である場合（図７のステップ２７）、コントローラ１６は、前後進切換弁２４を中立状態Nに切り換える制御を終了する（図７のステップ２６）。回転速度N3は、図４の回転速度N0よりも小さい。したがって、この後に前後進切換弁２４を前進状態Fまたは後進状態Rに切り換えられても、走行用油圧ポンプ９は前進走行回路２０、後進走行回路２１のいずれに対しても作動油を吐出せず、走行用油圧モータ１２は、走行のための駆動力を発生しない。よって、作業車両１が停止中に第２排気処理装置５５の再生が終了したとしても、コントローラ１は、オペレータに違和感を与えない状態で速やかに通常運転に戻すことができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

＜変形例＞
上記の実施形態では、作業車両１としてホイールローダが例示されているが、ブルドーザなどの他の作業車両であってもよい。

上記の実施形態では、第１排気処理装置５１としてDOC、第２排気処理装置５５としてSCRが例示されている。しかし、DOCに代えて、ディーゼル微粒子捕集フィルタ（DPF）装置が、第１排気処理装置５１として用いられてもよい。この場合、第１排気処理装置５１の再生方法は、図５に示した方法に限られない。

図５に示したステップ３は省略されてもよい。また、図７のステップ２２とステップ２５では、アクセル操作量の閾値が同じ閾値A1が使用された例を示しているが、異なる閾値が使用されてもよい。

図５に示したステップ４は省略されてもよい。つまり、パーキングブレーキ４４の作動の有無を判定せずに、前後進切換弁２４を中立状態Ｎに切り替えてもよい。

第１濃度測定部５６は、必ずしも第１接続管５０に設けられなくてもよく、第２接続管５３の入口よりも排気の流れの上流側に配置されていれば、如何なる場所に配置されてもよい。

排気処理装置の再生を実行しているときに、オペレータが意図する速度で走行することが可能な作業車両を提供することができる。

Claims (15)

1. エンジンと、
   前記エンジンによって駆動される、作動油の吐出方向を変更可能な可変容量型油圧ポンプと、
   前記可変容量型油圧ポンプからの作動油の吐出方向に応じて前進方向と後進方向に駆動方向が変更される油圧モータと、
   前記エンジンからの排気を処理する排気処理装置と、
   前記排気処理装置を再生するとき、前記エンジンの回転速度を所定の第１回転速度以上に増加させるとともに、前記排気処理装置の再生中にアクセル操作量が所定の第１操作量未満であって、且つ、車速が所定速度未満であるときに、前記可変容量型油圧ポンプの吐出方向を中立状態に切り換えるコントローラと、
   を備える作業車両。
2. 前記可変容量型油圧ポンプからの作動油の吐出方向を切り換えるための前後進切換弁をさらに備え、
   前記コントローラは、前記前後進切換弁を中立状態に切り換えることによって、前記可変容量型油圧ポンプの吐出方向を中立状態に切り換える、
   請求項１に記載の作業車両。
3. 前記前後進切換弁から供給される作動油の供給方向に応じて、前記可変容量型油圧ポンプの容量及び吐出方向を変更するポンプ容量制御シリンダをさらに備える、
   請求項２に記載の作業車両。
4. 前記エンジンによって駆動される定容量型油圧ポンプと、
   前記定容量型油圧ポンプから吐出された作動油の油圧をエンジン回転速度に応じた油圧に変換し、前記前後進切換弁に供給するエンジンセンシング弁と、
   をさらに備え、
   前記エンジン回転速度が前記第１回転速度であって、前記前後進切換弁が前進状態または後進状態であるとき、前記ポンプ容量制御シリンダは、車体が走行する程度の容量に前記可変容量型油圧ポンプの容量を変更する、
   請求項３に記載の作業車両。
5. 前記コントローラは、前記排気処理装置を再生するとき、ローアイドルのエンジン回転速度を上昇させる、
   請求項１から４のいずれかに記載の作業車両。
6. 前記排気処理装置は選択還元触媒装置であって、
   前記排気処理装置の再生は、前記排気処理装置による除去対象の除去効率が所定値未満となったとき、または、前回の再生から所定時間以上経過したときに開始される、
   請求項２から５のいずれかに記載の作業車両。
7. 前記排気処理装置は、ディーゼル酸化触媒装置であって、
   前記排気処理装置の再生は、前記エンジンの動作中に前記排気処理装置からの排気の温度が所定の第１温度以下となることが所定の第１時間以上経過したときに開始される、
   請求項１から５のいずれかに記載の作業車両。
8. アクセル操作量が前記第１操作量未満であって、且つ、車速が前記所定速度未満であるときに、前記コントローラは、前記前後進切換弁を中立状態に切り換える、
   請求項６に記載の作業車両。
9. 前記排気処理装置の再生は、前記排気処理装置からの排気の温度が所定の第２温度以上となることが所定の第２時間以上経過したときに終了する、
   請求項８に記載の作業車両。
10. 前記排気処理装置の再生は、再生を開始してから所定の第３時間以上経過したときに終了する、
    請求項７に記載の作業車両。
11. 前記排気処理装置の再生が終了し、且つ、エンジン回転速度が前記第１回転速度より小さい所定の第２回転速度未満となったときに、前記コントローラは、前記前後進切換弁を中立状態に切り換える制御を終了する、
    請求項９に記載の作業車両。
12. アクセル操作量が前記第１操作量以上となるときに、前記コントローラは、前記前後進切換弁を中立状態に切り換える制御を終了する、
    請求項８または９に記載の作業車両。
13. エンジンと、
    前記エンジンによって駆動される、作動油の吐出方向を変更可能な可変容量型油圧ポンプと、
    前記可変容量型油圧ポンプからの作動油の吐出方向に応じて前進方向と後進方向に駆動方向が変更される油圧モータと、
    前記エンジンからの排気を処理する排気処理装置と、
    前記排気処理装置を再生するとき、前記エンジンの回転速度を所定の第１回転速度以上に増加させるとともに、前記可変容量型油圧ポンプの吐出方向を中立状態に切り換えるコントローラと、
    を備え、
    前記排気処理装置の再生が終了し、且つ、エンジン回転速度が前記第１回転速度より小さい所定の第２回転速度未満となったときに、前記コントローラは、前記可変容量型油圧ポンプの吐出方向を中立状態に切り換える制御を終了する、
    作業車両。
14. エンジンによって、作動油の吐出方向を変更可能な油圧ポンプを駆動するステップと、
    前記油圧ポンプから吐出された作動油によって、走行のための駆動力を発生させ、前記油圧ポンプからの作動油の吐出方向に応じて駆動方向が前進方向と後進方向とに変更される油圧モータを駆動するステップと、
    前記エンジンの回転速度を所定の第１回転速度以上に増加させて排気処理装置を再生するステップと、
    前記排気処理装置の再生中に、アクセル操作量が所定の第１操作量未満であって、且つ、車速が所定速度未満であるときには、前記油圧ポンプの吐出方向を中立状態に切り換えるステップと、
    を含む、作業車両の制御方法。
15. エンジンによって、作動油の吐出方向を変更可能な油圧ポンプを駆動するステップと、
    前記油圧ポンプから吐出された作動油によって、走行のための駆動力を発生させ、前記油圧ポンプからの作動油の吐出方向に応じて駆動方向が前進方向と後進方向とに変更される油圧モータを駆動するステップと、
    前記エンジンの回転速度を所定の第１回転速度以上に増加させて排気処理装置を再生するステップと、
    前記排気処理装置の再生中に前記油圧ポンプの吐出方向を中立状態に切り換えるステップと、
    前記排気処理装置の再生が終了し、且つ、エンジン回転速度が前記第１回転速度より小さい所定の第２回転速度未満となったときに、前記油圧ポンプの吐出方向を中立状態に切り換える制御を終了するステップと、
    を含む、作業車両の制御方法。

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