JPWO2013077130A1 - 建設機械 - Google Patents

Abstract

再生装置（２２）は、排気ガス浄化装置（１８）のフィルタ（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）の再生を行う。再生装置（２２）は、オペレータの操作に基づくことなく再生を自動で行う自動再生処理と、オペレータに対して手動で再生を行うように報知し、オペレータの操作に基づいて再生を行う手動再生処理との２つの処理を行う構成とする。自動再生処理は、エンジン回転速度（Ｎ）と燃料噴射量（Ｆ）とから推定される推定捕集量（Ｈ）に基づいて再生を行うか否かの判定を行う。手動再生処理は、粒子状物質除去フィルタ（２１）の差圧（ΔＰ）に基づいてオペレータに対して報知するか否かの判定を行う。

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、エンジンから発生する粒子状物質の発生量を、エンジンの回転速度、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を行うように構成している（特許文献２）。

また、他の従来技術によれば、再生を開始するか否かの判定（目詰まり判定）を、エンジンが高負荷で運転されている場合はフィルタの入口側の圧力に基づいて判定し、エンジンが低・中負荷で運転されている場合はフィルタの入口側と出口側との圧力の比（圧力比）に基づいて判定する構成となっている（特許文献３）。

さらに、特許文献４および特許文献５にも、フィルタの再生に関する技術が開示されている。

特開２０１０−６５５７７号公報 特開平１１−１３４５５号公報 特開２００２−３３２８２４号公報 特開平９−２８００３６号公報 特開平７−１１９３５号公報

特許文献２による従来技術によれば、エンジンの回転速度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量（捕集量）を推定する構成となっている。この場合、過渡的な運転状態、例えばアイドリング状態からエンジンに急に負荷が加わる場合、高負荷と低負荷とが急速に繰り返し加わる場合の運転状態においても、捕集量を精度良く推定できるようにする必要がある。このためには、エンジンの負荷、排気ガスの温度（排気温度）等の運転条件を考慮した複雑な演算が必要になる。

一方、再生を行うときにフィルタが溶損しないようにするためには、推定される捕集量（推定捕集量）が実際にフィルタに捕集される捕集量（実捕集量）に対して小さく推定されたとしても、フィルタに粒子状物質が過剰に堆積される前に再生を行うことができるように構成する必要がある。このためには、再生を行うか否かの判定を行うための閾値（判定値）を、余裕を見込んで小さな値に設定する必要がある。

即ち、推定捕集量は、過渡的な運転状態によって実捕集量に対する誤差が大きくなる虞がある。このため、再生を行うか否かの判定を行うための捕集量の閾値は、再生を行うとフィルタが溶損するか否かの境界となる溶損境界値に対し、十分に小さく設定する（溶損境界値と閾値との余裕代を大きく確保する）必要がある。この場合、再生の頻度が増大し、燃費の悪化に繋がるという問題がある。

特許文献３による従来技術によれば、フィルタの入口側の圧力と出口側の圧力とに基づいて再生を開始するか否かの判定を行う構成となっている。この構成の場合は、再生を行うか否かの判定をフィルタの圧力のみを用いて行うため、その判定を行うための閾値を、余裕を見込んで小さな値に設定する必要がある。即ち、特許文献３による従来技術の場合も、再生を行うか否かの判定を行うための閾値を、溶損境界値に対して十分に小さく設定する必要があり、再生の頻度が増大し、燃費の悪化に繋がるという問題がある。

一方、フィルタに捕集される粒子状物質の捕集量を、フィルタの入口側の圧力と出口側の圧力との差圧から推定し、その推定捕集量に基づいて再生を行うか否かの判定を行うように構成することが考えられる。しかし、フィルタの差圧に基づいて捕集量を推定する構成の場合は、フィルタに堆積する粒子状物質以外の物質の影響を受け易くなる。

即ち、フィルタには、再生により燃焼して除去される粒子状物質だけでなく、再生によっても燃焼・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。これに対し、フィルタの入口側と出口側の圧力差である差圧は、粒子状物質と灰とが区別されることなく、フィルタに堆積する物質の量が増大する程大きくなる。

このため、フィルタの差圧に基づいて捕集量を推定する構成の場合は、運転時間の経過に伴ってフィルタに堆積する上記灰の量が増大すると、フィルタに実際に捕集された粒子状物質が少ないにも拘わらず、推定捕集量が閾値に達したと判定し、再生が行われる虞がある。これにより、再生の頻度が増大し、燃費の悪化に繋がる虞がある。

なお、特許文献４および特許文献５には、フィルタに堆積する灰を考慮して再生の開始を判定する技術が開示されているが、演算処理が複雑になる他、十分な精度を確保できない虞がある。

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、排気ガス浄化装置のフィルタの再生を簡素な構成で適正に行う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、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する排気ガス浄化装置と、前記フィルタ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の再生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、前記再生を自動で行うか否かの判定を行う自動再生判定手段と、前記オペレータに対して手動で再生を行うように報知するか否かの判定を行う手動再生判定手段とを備え、前記自動再生判定手段は、前記フィルタに捕集された粒子状物質の捕集量を、少なくとも前記エンジンの回転速度と燃料噴射量とに基づき推定し、その推定捕集量が予め設定した捕集量閾値（Ｔ1）以上であるか否かにより自動再生を行うか否かの判定を行うものであり、前記手動再生判定手段は、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）が予め設定した差圧閾値（Ｔ2）以上であるか否かにより手動再生を報知するための信号を出力するか否かの判定を行うものとしたことにある。

この構成によれば、フィルタの再生を行う再生装置は、自動再生判定手段と手動再生判定手段との２つの判定手段を備えている。このため、これら２つの判定手段によりフィルタの再生を安定して行うことができる。具体的には、例えば、自動再生判定手段が推定する粒子状物質の捕集量（推定捕集量）と実際の捕集量（実捕集量）とに誤差が生じることにより、自動再生判定手段の判定に基づく自動再生が行われない場合でも、手動再生判定手段によりオペレータに対して手動再生を行うように報知することができる。これにより、フィルタの再生を、自動再生判定手段と手動再生判定手段との２段階の判定手段を用いて安定して行うことができ、再生装置の安定性、信頼性を確保することができる。

このように、手動再生判定手段は、自動再生判定手段を補助（援護）することができるため、自動再生判定手段の判定に用いる捕集量閾値（Ｔ1）の余裕代を小さく設定できる。即ち、捕集量閾値（Ｔ1）の余裕代を小さく設定しても、フィルタに粒子状物質が過剰に堆積される前に、手動再生判定手段によりオペレータに手動再生を行うように報知することができる。これにより、捕集量閾値（Ｔ1）の余裕代を小さく設定しても、再生を行うときにフィルタが溶損することを防止することができる。

このように自動再生判定手段の判定に用いる捕集量閾値（Ｔ1）の余裕代を小さくできるため、自動再生判定手段の判定に基づいて行う自動再生を、フィルタに適正な量の粒子状物質が捕集された状態で適正な時期に（適正なタイミングで）行うことができる。このため、自動再生を安定して行うことができ、従来技術のような再生の頻度が増大し燃費が悪化することを抑制することができる。これにより、排気ガス浄化装置の信頼性、安定性、建設機械の低燃費化を図ることができる。

さらに、自動再生判定手段は、少なくともエンジンの回転速度と燃料噴射量とから推定される推定捕集量に基づいて判定を行う構成とし、手動再生判定手段は、フィルタの差圧に基づいて判定を行う構成としている。このため、再生装置を構成する何れの判定手段も、複雑な演算を必要とすることなく簡素な判定手段として構成することができ、フィルタの再生を、簡素な再生装置により適正に行うことができる。

なお、フィルタには、再生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）が堆積し、この灰の堆積量は、運転時間の経過に伴って増大する。ここで、手動再生判定手段は、フィルタの差圧に基づいて判定を行うため、灰の堆積による影響を受ける可能性がある。しかし、この手動再生判定手段は、自動再生を行うか否かの判定を行うものではないため、上記灰の堆積量が増大しても、自動再生の頻度は増大しない。一方、手動再生判定手段は、フィルタの溶損境界値に対する余裕代を、自動再生判定手段の溶損境界値に対する余裕代と比較して小さくできる。このため、差圧閾値（Ｔ2）の余裕代を小さく設定することにより、上記灰の堆積量が増大しても、手動再生の頻度が増大することを抑制することができる。

（２）．本発明によると、前記フィルタが溶損するか否かの境界となる推定捕集量の溶損境界値を捕集量境界値（Ｘ）とすると、前記捕集量閾値（Ｔ1）は、前記推定捕集量と実際の捕集量との間に生じうる誤差を見込んで、前記捕集量境界値（Ｘ）よりも小さい値に設定してなることにある。

この構成によれば、捕集量閾値（Ｔ1）は、捕集量境界値（Ｘ）よりも小さい値に設定しているので、自動再生を行うときにフィルタが溶損することを防止することができる。この場合、手動再生判定手段により自動再生判定手段を補助（援護）することができるため、従来技術と比較して、捕集量境界値（Ｘ）に対する捕集量閾値（Ｔ1）の余裕代（捕集量境界値（Ｘ）と捕集量閾値（Ｔ1）との差）を小さく設定できる。このため、自動再生の頻度を低減することができ、燃費を向上することができる。

（３）．本発明によると、前記フィルタが溶損するか否かの境界となる差圧の溶損境界値を差圧境界値（Ｙ）とすると、前記差圧閾値（Ｔ2）は、前記差圧を求めるための圧力センサの検出精度に基づく誤差を見込んで、前記差圧境界値（Ｙ）よりも小さい値に設定してなることにある。

この構成によれば、差圧閾値（Ｔ2）は、差圧境界値（Ｙ）よりも小さい値に設定しているので、手動再生を行うときにフィルタが溶損することを防止することができる。この場合、差圧境界値（Ｙ）に対する差圧閾値（Ｔ2）の余裕代（差圧境界値（Ｙ）と差圧閾値（Ｔ2）との差）は、圧力センサの検出精度に基づく誤差に基づいて設定する。このため、例えば、自動再生を行うか否かの判定を差圧に基づいて行う構成、差圧から捕集量を推定する構成と比較して、余裕代を小さく設定できる。これにより、手動再生に関しても、その頻度を低減することができる。

（４）．本発明によると、前記再生装置は、前記自動再生判定手段による自動再生処理と前記手動再生判定手段による手動再生処理とを並列に行う構成としたことにある。この構成によれば、再生を行うか否かの判定が、２つの判定手段により２系統で独立して並列に行われる。これにより、自動再生判定手段の捕集量閾値（Ｔ1）と手動再生判定手段の差圧閾値（Ｔ2）との両方の余裕代を小さく設定しても、フィルタに粒子状物質が過剰に堆積される前に、何れかの判定手段に基づく再生が行なわれるようにすることができる。この結果、捕集量閾値（Ｔ1）と差圧閾値（Ｔ2）との両方の余裕代を小さく設定することと、フィルタの溶損を抑制することとを、高次元で両立することができる。

（５）．本発明によると、前記自動再生判定手段の判定に基づく自動再生は、前記再生装置から出力される信号を受けて燃料噴射装置で再生用の燃料噴射を行うことにより前記粒子状物質を燃焼させ、前記手動再生判定手段の判定に基づく手動再生は、該手動再生を報知するための信号の出力に基づくオペレータの操作により前記再生装置から出力される信号を受けて燃料噴射装置で再生用の燃料噴射を行うことにより前記粒子状物質を燃焼させる構成としたことにある。これにより、推定捕集量と実捕集量とに誤差が生じることにより、自動再生判定手段の判定に基づいて行われるべき自動再生が行われないときでも、手動再生を安定して行うことができる。

（６）．本発明によると、前記自動再生判定手段の判定に基づく自動再生は、前記再生装置から出力される信号を受けて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粒子状物質を燃焼させ、前記手動再生判定手段の判定に基づく手動再生は、該手動再生を報知するための信号の出力に基づくオペレータの操作により前記再生装置から出力される信号を受けて燃料噴射装置で再生用の燃料噴射を行うことにより前記粒子状物質を燃焼させる構成としたことにある。

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、コントローラ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。 第１の実施の形態による推定捕集量および差圧の時間変化の一例を示す特性線図である。 第１の比較例による推定捕集量の時間変化の一例を示す特性線図である。 第２の比較例による差圧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エンジン、排気ガス浄化装置等を示す図３と同様の構成図である。

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５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、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、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、操作スイッチ２８（いずれも図３参照）等が配設されている。

カウンタウエイト９は、上部旋回体４の一部を構成するもので、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、作業装置５との重量バランスをとるものである。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。図２に示すように、エンジン１０の左側には、排気ガスを排出する排気ガス通路の一部をなす排気管１１が設けられている。排気管１１には、排気ガス浄化装置１８が接続して設けられている。一方、エンジン１０の吸気側には、該エンジン１０に向けて外気（空気）を流通する吸気管１２（図３参照）が設けられている。吸気管１２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。

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２９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２９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２９の制御信号に応じて、例えばポスト噴射と呼ばれる再生用の燃料噴射（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、油圧ポンプ１５は、エンジン１０の左側に動力伝達装置１６を介して取付けられ、この動力伝達装置１６によりエンジン１０の回転出力が伝えられる。そして、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、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、その上流側にエンジン１０の排気管１１が接続されている。排気ガス浄化装置１８は、排気管１１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：Particulate Matter）、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１１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（例えば、Diesel Oxidation Catalyst、略してＤＯＣと呼ばれる）と、フィルタとしての粒子状物質除去フィルタ２１（例えば、Diesel Particulate Filter、略してＤＰＦと呼ばれる）等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２０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（ＰＭ）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。

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の再生を行う再生装置を示している。ここで、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、操作スイッチ２８、コントローラ２９を含んで構成されている。再生装置２２は、コントローラ２９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とにより、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て除去する機能を有している。

さらに、再生装置２２は、コントローラ２９の判定により自動的に、即ち、オペレータの操作に基づくことなく再生を自動で行う自動再生処理と、コントローラ２９の判定によりオペレータに対して手動で再生を行うように報知し、オペレータの操作に基づいて再生を行う手動再生処理との２つの再生処理を行うことができる構成となっている。

回転センサ２３は、エンジン１０の回転速度（回転数）を検出するもので、該回転センサ２３は、エンジン１０の回転速度を検出し、その検出信号を後述のコントローラ２９に出力する。コントローラ２９は、回転センサ２３で検出したエンジン回転速度Ｎと、燃料噴射装置１４で噴射された燃料噴射量Ｆ等とに基づいて、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、その推定捕集量に基づいて自動再生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速度Ｎとから求めることができる他、例えばコントローラ２９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２９に出力する。コントローラ２９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を算出し、その差圧ΔＰに基づいて手動再生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１１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で検出した温度は、検出信号として後述のコントローラ２９に出力される。

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２９に接続され、該コントローラ２９からの指令（報知信号）に基づいて、オペレータに対して手動再生を行うように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２９が手動再生を行う必要があると判定した場合に、該コントローラ２９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手動で再生を行うように報知する。

操作スイッチ２８は、キャブ８内で運転席の近傍に設けられている。操作スイッチ２８は、後述のコントローラ２９に接続され、オペレータの操作に基づいてコントローラ２９に対して再生を行う旨の信号を出力するものである。即ち、報知器２７の報知により、オペレータが操作スイッチ２８を操作すると、操作スイッチ２８からコントローラ２９に対してスイッチが操作された旨の信号が出力される。これにより、コントローラ２９は、燃料噴射装置１４に対して再生（ポスト噴射）を行う旨の指令（制御信号）を出力し、これにより、オペレータの手動による再生（手動再生）を行う構成となっている。

コントローラ２９は、例えばマイクロコンピュータからなり、該コントローラ２９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および操作スイッチ２８等に接続されている。コントローラ２９の出力側は、燃料噴射装置１４および報知器２７等に接続されている。コントローラ２９は、ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる記憶部２９Ａを有し、この記憶部２９Ａ内には、後述の図４に示す再生処理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マップおよび計算式、予め設定された捕集量閾値Ｔ1、差圧閾値Ｔ2等が格納されている。

ここで、捕集量を推定するためのマップは、例えばエンジン回転速度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Ｈとし、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、エンジン回転速度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、エンジン回転速度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。なお、排気温度は、排気温センサ２６により検出することができる。エンジン回転速度Ｎは、回転センサ２３により検出することができる。燃料噴射量Ｆは、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速度Ｎとから求めることができる。

次に、図５を参照して述べるに、捕集量閾値Ｔ1は、自動再生を行うか否かを判定するための閾値である。即ち、捕集量閾値Ｔ1は、上述のマップ、計算式等により推定された推定捕集量Ｈが捕集量閾値Ｔ1以上になったときに、自動再生が必要と判定するための判定値となる。図５中で、粒子状物質除去フィルタ２１が溶損するか否かの境界となる推定捕集量Ｈの溶損境界値を捕集量境界値Ｘとした場合に、捕集量閾値Ｔ1は、この捕集量境界値Ｘよりも小さい値に設定されている。具体的には、捕集量閾値Ｔ1は、推定捕集量Ｈと実際に粒子状物質除去フィルタ２１に捕集される実捕集量との間に生じうる誤差を見込んで、捕集量境界値Ｘよりも小さい値に設定している。換言すれば、捕集量閾値Ｔ1は、上記誤差を見込んで、捕集量境界値Ｘに対し余裕代Ｚ1を持たせた値に設定している。

差圧閾値Ｔ2は、手動再生を行うか否かを判定するための閾値である。即ち、差圧閾値Ｔ2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との差圧ΔＰが差圧閾値Ｔ2以上になったときに、手動再生が必要と判定するための判定値となる。この場合、差圧ΔＰは、下記の数２式により演算する。

図５に示すように、粒子状物質除去フィルタ２１が溶損するか否かの境界となる差圧ΔＰの溶損境界値を差圧境界値Ｙとした場合に、差圧閾値Ｔ2は、この差圧境界値Ｙよりも小さい値に設定している。具体的には、差圧閾値Ｔ2は、差圧ΔＰを検出するための圧力センサ２４，２５の検出精度に基づく誤差を見込んで、差圧境界値Ｙよりも小さい値に設定している。換言すれば、差圧閾値Ｔ2は、上記誤差を見込んで、差圧境界値Ｙに対し余裕代Ｚ2を持たせた値に設定している。

コントローラ２９は、後述する図４の処理プログラムに従って、オペレータの操作に基づくことなく再生を自動で行う自動再生処理と、オペレータに対して手動で再生を行うように報知し、オペレータの操作に基づいて再生を行う手動再生処理との制御を行う。即ち、コントローラ２９は、回転センサ２３およびエアフロメータからの検出信号により（燃料噴射量Ｆとエンジン回転速度Ｎ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Ｈが予め設定した捕集量閾値Ｔ1以上であるか否かにより、再生を行うか否かの判定を行う。従って、コントローラ２９は、推定捕集量Ｈが捕集量閾値Ｔ1以上となり、再生を行う必要があると判定したときは、オペレータの操作を介することなく自動で再生を行う自動再生処理の制御を行う。

一方、コントローラ２９は、圧力センサ２４，２５の検出信号により、粒子状物質除去フィルタ２１の差圧ΔＰを算出し、その差圧ΔＰが予め設定した差圧閾値Ｔ2以上であるか否かにより、オペレータに対し手動再生を行うように報知するか否かの判定を行う。即ち、コントローラ２９は、差圧ΔＰが差圧閾値Ｔ2以上となり、オペレータに対し報知する必要があると判定したときは、その報知をするための信号（報知信号）を出力する。これにより、報知器２７から報知音、報知表示が発せられ、オペレータは、操作スイッチ２８を操作し、コントローラ２９は、オペレータの操作を条件に再生を行う手動再生処理の制御を行う。

なお、排出口３０は、排気ガス浄化装置１８の下流側に設けられている。図３に示すように、排出口３０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３０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１１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３０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２２によって燃焼し除去（再生）される。

ところで、再生装置２２による再生は、燃費を向上する面からは、再生の頻度を少なくすることが好ましい。このためには、再生を、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状態で行うことが好ましい。一方、再生を、粒子状物質除去フィルタ２１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）、粒子状物質除去フィルタ２１が溶損する虞がある。

そこで、第１の実施の形態では、再生装置２２は、コントローラ２９の判定によりオペレータの操作に基づくことなく再生を行う自動再生処理と、コントローラ２９の判定によりオペレータに対して再生を行うように報知し（報知するための信号を出力し）オペレータの操作に基づいて再生を行う手動再生処理との２つの再生処理を行う構成としている。具体的には、コントローラ２９により、図４に示す処理を実行することにより、自動再生処理と手動再生処理との２つの再生処理を行う構成としている。

この場合、コントローラ２９は、自動再生処理と手動再生処理との２つの処理を並列に処理する。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からの自動再生処理（換言すれば、第１の目詰まり判定処理）とステップ１１からの手動再生処理（換言すれば、第２の目詰まり判定処理）が並列に行われる。

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からエンジン回転速度Ｎを読込む。次に、ステップ２では、燃料噴射量Ｆを読込む。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速度Ｎとから求めることができる他、例えばコントローラ２９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では、エンジン回転速度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を推定する（ＰＭ捕集量推定）。この捕集量は、コントローラ２９の記憶部２９Ａに格納されたマップと計算式とを用いて推定することができる。

即ち、エンジン回転速度Ｎと燃料噴射量Ｆとから前述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、現時点の推定捕集量Ｈを求めることができる。

次のステップ４では、推定捕集量Ｈが予め設定した捕集量閾値Ｔ1以上であるか否かにより、自動再生を行うか否かの判定（第１の目詰まり判定）を行う。このステップ４で、「ＹＥＳ」、即ち、推定捕集量Ｈが捕集量閾値Ｔ1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（堆積）されているから、ステップ５に進み、自動再生を開始する。即ち、ステップ５では、コントローラ２９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し、排気ガスの温度を上昇させ、粒子状物質除去フィルタ２１に捕集された粒子状物質を燃焼し、除去する。そして、リターンを介してスタートに戻り、ステップ１以降の処理を繰返す。

一方、ステップ４で、「ＮＯ」、即ち、推定捕集量Ｈが捕集量閾値Ｔ1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。従って、この場合には、ステップ１の前に戻り、ステップ１以降の処理を繰返す。

一方、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１１では、圧力センサ２４，２５から圧力Ｐ1，Ｐ2を読込む。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。そして、次なるステップ１２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。

続くステップ１３で、差圧ΔＰが予め設定した差圧閾値Ｔ2以上であるか否かにより、オペレータに対して手動再生を行うように報知するか否かの判定（第２の目詰まり判定）を行う。このステップ１３で、「ＹＥＳ」、即ち、差圧ΔＰが差圧閾値Ｔ2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（堆積）されているから、ステップ１４に進み、手動再生を開始する。即ち、ステップ１４では、コントローラ２９から報知器２７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、手動で再生を行うように報知する。

次のステップ１５では、手動再生が終了したか否かの判定を行う。この判定は、オペレータが操作スイッチ２８を操作し、この操作に基づいて、コントローラ２９から燃料噴射装置１４にポスト噴射する旨の制御信号が出力されたか否かを判定することにより行う。このステップ１５で、「ＮＯ」と判定された場合は、再度ステップ１５に戻り、手動再生が終了したか否かの判定が再び行われる。

このステップ１５の判定は、手動再生が終了するまで、即ち、ポスト噴射が行われ、「ＹＥＳ」と判定されるまで行われる。ステップ１５で、「ＹＥＳ」、即ち、手動再生が終了したと判定された場合は、リターンを介してスタートに戻り、ステップ１１以降の処理を繰返す。

一方、ステップ１３で、「ＮＯ」、即ち、差圧ΔＰが差圧閾値Ｔ2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１１の前に戻り、ステップ１１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、排気ガス浄化装置１８を構成する粒子状物質除去フィルタ２１の再生を、再生装置２２を用いて簡素な構成で適正に行うことができる。この場合、再生装置２２は、コントローラ２９を中心として、エンジン１０に付設された燃料噴射装置１４と回転センサ２３、排気ガス浄化装置１８に付設された圧力センサ２４，２５と排気温センサ２６、キャブ８内に付設された報知器２７と操作スイッチ２８等により構成されている。

即ち、粒子状物質除去フィルタ２１の再生を行う再生装置２２は、これらの要素を用いて自動再生処理と手動再生処理との２つの処理を行う構成としている。このため、粒子状物質除去フィルタ２１の再生を安定して行うことができる。具体的には、例えば、ステップ３により推定される粒子状物質の捕集量（推定捕集量Ｈ）と実際の捕集量（実捕集量）とに誤差が生じることにより、ステップ４で「ＮＯ」と判定され、自動再生が行われない場合でも、ステップ１３で「ＹＥＳ」と判定され、ステップ１４でオペレータに対して手動再生を行うように報知することになっている。これにより、粒子状物質除去フィルタ２１の再生を、ステップ４の判定とステップ１３の判定との２段階の判定を用いて安定して行うことができ、再生装置２２の安定性、信頼性を確保することができる。

図５は、第１の実施の形態による推定捕集量Ｈと差圧ΔＰとの時間変化の一例を示す特性線図である。図５中で、実線３１は推定捕集量Ｈの時間変化を示し、破線３２は差圧ΔＰの時間変化を示している。捕集量境界値Ｘは、再生装置２２により粒子状物質除去フィルタ２１の再生を行った場合に、該フィルタ２１が溶損するか否かの境界となる推定捕集量Ｈの溶損境界値を示している。差圧境界値Ｙは、再生装置２２によりフィルタ２１の再生を行った場合に、フィルタ２１が溶損するか否かの境界となる差圧ΔＰの溶損境界値を示している。図５では、理解が容易なように、捕集量境界値Ｘと差圧境界値Ｙとを、特性線図のＹ軸方向（上，下方向）で同じ位置、即ち、捕集量境界値Ｘと差圧境界値Ｙとが同一の相関関係となるように表している。

図５から明らかなように、実線３１で示す推定捕集量Ｈが、実際の捕集量に対して誤差が生じる等の理由により捕集量閾値Ｔ1に達しなくても、破線３２で示す差圧ΔＰが差圧閾値Ｔ2に達する。この結果、フィルタ２１に捕集される粒子状物質の捕集量が過剰になる前に、手動再生を行うことができる。換言すれば、手動再生処理が自動再生処理を補助（援護）することができ、フィルタ２１の再生を安定して行うことができる。

従って、第１の実施の形態では、手動再生処理が自動再生処理を補助（援護）できるため、ステップ４の自動再生開始の判定に用いる捕集量閾値Ｔ1の余裕代Ｚ1（捕集量境界値Ｘと捕集量閾値Ｔ1との差Ｚ1）を（例えば後述する図６の捕集量閾値Ｔ3の余裕代Ｚ3と比較して）小さく設定しても、フィルタ２１に粒子状物質が過剰に堆積される前に、ステップ１１〜１５の処理によってオペレータに手動再生を行うように報知することができる。これにより、捕集量閾値Ｔ1の余裕代Ｚ1を小さく設定しても、再生を行うときにフィルタ２１が溶損することを防止することができる。

このように捕集量閾値Ｔ1の余裕代Ｚ1を小さくできるため、ステップ４の判定に基づいて行う自動再生を、フィルタ２１に適正な量の粒子状物質が捕集された状態で、かつ、適正な時期に（適正なタイミングで）行うことができる。このため、自動再生を安定して行うことができ、従来技術のような再生の頻度が増大し燃費が悪化することを抑制することができる。これにより、排気ガス浄化装置１８の信頼性、安定性、油圧ショベル１の低燃費化を図ることができる。

さらに、ステップ４では、エンジン回転速度Ｎと燃料噴射量Ｆとから推定される推定捕集量Ｈに基づいて判定を行い、ステップ１３では、フィルタ２１の差圧ΔＰに基づいて判定を行う。このため、再生装置２２で行う何れの判定も、複雑な演算を必要とすることなく簡素に構成することができ、フィルタ２１の再生を簡素な再生装置２２により適正に行うことができる。

なお、フィルタ２１には、再生によっても除去されないで残ったエンジンオイルや燃料に含まれる灰（アッシュ）が堆積する。この灰の堆積量は、運転時間の経過に伴ってフィルタ２１内で増大する。ここで、ステップ１３による手動再生処理の判定は、フィルタ２１の差圧に基づいて行うため、灰の堆積による影響を受ける可能性がある。しかし、このステップ１３による判定は、自動再生を行うか否かの判定を行うものではないため、灰が堆積したとしても、自動再生の頻度は増大しない。一方、手動再生処理の判定では、フィルタ２１の溶損境界値（差圧境界値Ｙ）に対する余裕代Ｚ2を、自動再生処理の判定の溶損境界値（捕集量境界値Ｘ）に対する余裕代Ｚ1と比較して小さくできる。このため、ステップ１３で用いる差圧閾値Ｔ2の余裕代Ｚ2を小さく設定することにより、上記灰の堆積量が増大しても、手動再生の頻度が増大することを抑制することができる。

第１の実施の形態によれば、自動再生処理と手動再生処理とを並列に行うので、再生処理を行うか否かの判定が２系統で独立して並列に行われる。これにより、自動再生処理の捕集量閾値Ｔ1の余裕代Ｚ1と手動再生処理の差圧閾値Ｔ2の余裕代Ｚ2との両方を小さく設定しても、フィルタ２１に粒子状物質が過剰に堆積される前に、何れかの処理に基づく再生が行なわれるようにすることができる。この結果、捕集量閾値Ｔ1の余裕代Ｚ1と差圧閾値Ｔ2の余裕代Ｚ2との両方を小さく設定することと、フィルタ２１の溶損を抑制することとを、高次元で両立することができる。

第１の実施の形態によれば、ステップ４で用いる捕集量閾値Ｔ1は、推定捕集量Ｈと実際の捕集量との間に生じうる誤差を見込んで捕集量境界値Ｘよりも小さい値に設定しているので、自動再生を行うときにフィルタ２１が溶損することを防止することができる。この場合、手動再生処理により自動再生処理を補助（援護）することができるため、図６に示す余裕代Ｚ3と比較して、捕集量境界値Ｘに対する捕集量閾値Ｔ1の余裕代Ｚ1を小さく設定できる。

この点について、上述した図５に図６を加えて説明する。この図６は、第１の比較例による推定捕集量の時間変化の一例を示す特性線図である。この第１の比較例は、推定捕集量のみで再生を行うか否かの判定を行う構成としている。この構成の場合は、第１の実施の形態のような差圧に基づいて判定を行う手動再生による補助がないため、推定捕集量に大きな誤差が生じた場合でも溶損しないように、捕集量境界値Ｘに対する捕集量閾値Ｔ3の余裕代Ｚ3を大きく設定する必要がある。このため、再生の頻度が増大し、燃費の悪化等に繋がる虞がある。

これに対し、第１の実施の形態によれば、手動再生処理により自動再生処理の補助をすることができるため、捕集量境界値Ｘに対する捕集量閾値Ｔ1の余裕代Ｚ1を小さく（Ｚ1＜Ｚ3）設定できる。これにより、自動再生の頻度を低減することができ、燃費を向上することができる。

さらに、第１の実施の形態によれば、ステップ１３で用いる差圧閾値Ｔ2は、差圧を求めるための圧力センサ２４，２５の検出精度に基づく誤差を見込んで差圧境界値Ｙよりも小さい値に設定しているので、手動再生を行うときにフィルタ２１が溶損することを防止することができる。この場合、差圧境界値Ｙに対する差圧閾値Ｔ2の余裕代Ｚ2は、圧力センサ２４，２５の検出精度に基づく誤差に基づいて設定する。このため、例えば、自動再生を行うか否かの判定を差圧に基づいて行う構成、差圧から捕集量を推定する構成と比較して、余裕代Ｚ2を小さく設定できる。

この点について、上述した図５に図７を加えて説明する。この図７は、第２の比較例による差圧の時間変化の一例を示す特性線図である。この第２の比較例は、差圧のみで再生処理を行うか否かの判定を行う構成としている。この構成の場合は、第１の実施の形態のような手動再生処理と自動再生処理との２つの再生処理を行う構成でないため、差圧境界値Ｙに対する差圧閾値Ｔ4の余裕代Ｚ4は、２つの再生処理を行う場合の余裕代Ｚ2と比較して大きくする必要がある。このため、再生の頻度が増大し、燃費の悪化等に繋がる虞がある。

しかも、フィルタ２１の差圧のみで再生を行うか否かの判定を行う構成の場合、運転時間の経過に伴ってフィルタ２１に堆積する再生によっても燃焼し除去されない灰の分量（灰分）が増大する。このようにフィルタ２１内で灰分が多く残存すると、フィルタ２１に捕集される粒子状物質が少ないにも拘わらず、差圧が差圧閾値Ｔ4に達し、再生が行われる虞がある。このため、この面からも、再生の頻度が増大し、燃費の悪化等に繋がる虞がある。

これに対し、第１の実施の形態によれば、自動再生処理は、差圧ΔＰを用いずに、エンジン回転速度Ｎ、燃料噴射量Ｆ等から推定される推定捕集量Ｈに基づいて判定を行う。このため、自動再生処理は、再生によっても除去されない灰による影響を受けにくくでき、自動再生の頻度が増大することを抑えることができる。また、第１の実施の形態によれば、手動再生処理と自動再生処理との２つの再生処理を行う構成としているため、差圧境界値Ｙに対する差圧閾値Ｔ2の余裕代Ｚ2は、圧力センサ２４，２５の検出精度に基づく誤差を考慮すればよく、この余裕代Ｚ2を小さく（Ｚ2＜Ｚ4）設定することができる。このため、手動再生に関しても、その頻度を低減することができる。

次に、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、自動再生を、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。

図中、４１は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の再生を行う再生装置である。この、該再生装置４１は、燃料噴射装置１４、吸気絞り弁４２、排気絞り弁４３、回転センサ２３、圧力センサ２４，２５、排気温センサ２６、報知器２７、操作スイッチ２８およびコントローラ２９を含んで構成されている。この再生装置４１により、自動再生を行うときは、吸気絞り弁４２と排気絞り弁４３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て除去する。一方、手動再生を行うときは、報知器２７からの報知音等を受け、オペレータの手動により燃料噴射装置１４でポスト噴射を行い、フィルタ２１に堆積した粒子状物質を燃焼して除去する。

吸気絞り弁４２は、エンジン１０の吸気管１２側に設けられ、該吸気絞り弁４２は、粒子状物質除去フィルタ２１の再生を行う再生装置４１を構成している。ここで、吸気絞り弁４２は、コントローラ２９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、自動再生を行うときは、コントローラ２９からの制御信号により吸気絞り弁４２は流路を絞る方向に駆動される。

これにより、吸気絞り弁４２は、例えば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１１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４３は、エンジン１０の排気管１１側に設けられ、該排気絞り弁４３も、粒子状物質除去フィルタ２１の再生を行う再生装置４１を構成している。ここで、排気絞り弁４３は、コントローラ２９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、自動再生を行うときは、コントローラ２９からの制御信号により排気絞り弁４３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４３は、排気管１１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２９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２の実施の形態は、上述の如き吸気絞り弁４２と排気絞り弁４３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自動再生を行うもので、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、自動再生を吸気絞り弁４２と排気絞り弁４３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ため、第１の実施の形態のように自動再生をポスト噴射により行う場合と比較して、自動再生を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。

なお、上述した各実施の形態では、図４に示すステップ４の処理が本発明の構成要件である自動再生判定手段の具体例であり、ステップ１３の処理が手動再生判定手段の具体例を示している。

また、上述した各実施の形態では、エンジン回転速度Ｎと燃料噴射量Ｆと排気温度に基づいて自動再生を行うか否かの判定を行う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、自動再生を行うか否かの判定を、エンジン回転速度Ｎと燃料噴射量Ｆと排気温度だけでなく、フィルタ等の各部の温度、エンジン負荷等の状態量（運転状態を表す状態量）等を合せて用いて行う構成としてもよい。

また、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、ホークリフト、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）
２２，４１ 再生装置
２４，２５ 圧力センサ
２６ 排気温センサ
２７ 報知器
２８ 操作スイッチ
２９ コントローラ

Claims (6)

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を有する排気ガス浄化装置（１８）と、前記フィルタ（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）の再生を行う再生装置（２２，４１）とを備えてなる建設機械において、
   前記再生装置（２２，４１）は、前記再生を自動で行うか否かの判定を行う自動再生判定手段と、前記オペレータに対して手動で再生を行うように報知するか否かの判定を行う手動再生判定手段とを備え、
   前記自動再生判定手段は、前記フィルタ（２１）に捕集された粒子状物質の捕集量を、少なくとも前記エンジン（１０）の回転速度（Ｎ）と燃料噴射量（Ｆ）とに基づき推定し、その推定捕集量（Ｈ）が予め設定した捕集量閾値（Ｔ1）以上であるか否かにより自動再生を行うか否かの判定を行うものであり、
   前記手動再生判定手段は、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）が予め設定した差圧閾値（Ｔ2）以上であるか否かにより手動再生を報知するための信号を出力するか否かの判定を行うものであることを特徴とする建設機械。
2. 前記フィルタ（２１）が溶損するか否かの境界となる推定捕集量の溶損境界値を捕集量境界値（Ｘ）とした場合に、前記捕集量閾値（Ｔ1）は、前記推定捕集量（Ｈ）と実際の捕集量との間に生じうる誤差を見込んで、前記捕集量境界値（Ｘ）よりも小さい値に設定してなる請求項１に記載の建設機械。
3. 前記フィルタ（２１）が溶損するか否かの境界となる差圧の溶損境界値を差圧境界値（Ｙ）とした場合に、前記差圧閾値（Ｔ2）は、前記差圧（ΔＰ）を求めるための圧力センサ（２４，２５）の検出精度に基づく誤差を見込んで、前記差圧境界値（Ｙ）よりも小さい値に設定してなる請求項１に記載の建設機械。
4. 前記再生装置（２２，４１）は、前記自動再生判定手段による自動再生処理と前記手動再生判定手段による手動再生処理とを並列に行う構成としてなる請求項１に記載の建設機械。
5. 前記自動再生判定手段の判定に基づく自動再生は、前記再生装置から出力される信号を受けて燃料噴射装置で再生用の燃料噴射を行うことにより前記粒子状物質を燃焼させ、
   前記手動再生判定手段の判定に基づく手動再生は、該手動再生を報知するための信号の出力に基づくオペレータの操作により前記再生装置から出力される信号を受けて燃料噴射装置で再生用の燃料噴射を行うことにより前記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。
6. 前記自動再生判定手段の判定に基づく自動再生は、前記再生装置から出力される信号を受けて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粒子状物質を燃焼させ、
   前記手動再生判定手段の判定に基づく手動再生は、該手動再生を報知するための信号の出力に基づくオペレータの操作により前記再生装置から出力される信号を受けて燃料噴射装置で再生用の燃料噴射を行うことにより前記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。

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