WO2018159718A1 - 建設機械 - Google Patents

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filter
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side pressure
pressure value
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野口 修平
吉田 肇
哲也 中林
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株式会社日立建機ティエラ
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    • Y02T10/40Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to, for example, a construction machine provided with an exhaust gas purification device.
  • construction machinery such as hydraulic excavators and hydraulic cranes are equipped with diesel engines as engines that serve as prime movers.
  • the exhaust gas discharged from such a diesel engine may contain harmful substances such as particulate matter (PM) and nitrogen oxides (NOx).
  • an exhaust gas purification device that purifies exhaust gas is provided in an exhaust pipe that forms an exhaust gas passage of the engine.
  • An exhaust gas purifying device is an oxidation catalyst (for example, Diesel Oxidation Catalyst, abbreviated as DOC) that oxidizes and removes nitrogen monoxide (NO), carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), etc. contained in exhaust gas. And a particulate matter removal filter (for example, Diesel Particulate Filter, also called DPF for short) that is arranged downstream of the oxidation catalyst and collects and removes particulate matter in the exhaust gas.
  • Diesel Oxidation Catalyst abbreviated as DOC
  • the particulate matter removing filter in the particulate matter removing filter, the particulate matter is deposited on the filter as the particulate matter is collected, thereby clogging the filter. For this reason, it is necessary to regenerate the filter by removing the particulate matter from the filter when a certain amount of the particulate matter is collected.
  • the regeneration of the filter can be performed, for example, by increasing the temperature of the exhaust gas by performing a fuel injection for regeneration called post-injection and burning particulate matter deposited on the filter.
  • the filter is regenerated when particulate matter is excessively deposited (overdeposited) on the filter, the temperature of the exhaust gas becomes excessively high (the combustion temperature of the particulate matter becomes excessively high).
  • the filter may be melted. Therefore, according to the prior art, the amount of particulate matter collected by the filter is estimated (calculated), and before the amount collected becomes excessive, that is, when a preset threshold value is reached. The reproduction is automatically performed (Patent Document 2).
  • the exhaust gas purification device is provided with various sensors.
  • the exhaust gas purification device becomes hot.
  • electronic components that are vulnerable to heat may be affected by heat generated from the engine and the exhaust gas purification device.
  • the sensor board and the harness connecting portion may be adversely affected by vibrations generated during traveling or work of the construction machine.
  • Patent Document 2 when a device abnormality affecting the calculation accuracy of the correction amount estimation is detected, the engine output torque is immediately controlled by fail-safe control, and then the operation is stopped. Is disclosed.
  • the amount of trapped particulate matter cannot be estimated correctly due to a failure or malfunction caused by various sensors provided in the exhaust gas purification device, for example, there is a sufficient margin for excessive collection of particulate matter. Even in such a case, there is a possibility that the process forcibly prompting the reproduction process is performed.
  • the fuel injection amount is immediately limited by fail-safe control, for example, even if an attempt is made to drive the construction machine from the work site to the maintenance site, the engine may stop (stall) and the construction machine cannot be moved. There is sex.
  • An object of the present invention is to provide a construction machine that can continue the operation even if a sensor (filter inlet side sensor) of the exhaust gas purifying device is malfunctioning.
  • the construction machine of the present invention includes an engine mounted on a vehicle body, an engine controller for controlling the engine, an intake manifold for sucking outside air into the engine, and an exhaust manifold for discharging exhaust gas from the engine.
  • An EGR pipe for recirculating a part of the exhaust gas of the exhaust manifold from the exhaust manifold to the intake manifold, and an EGR valve provided in the EGR pipe for adjusting the flow rate of the exhaust gas passing through the EGR pipe
  • an EGR valve inlet side pressure sensor provided on the inlet side of the EGR valve, an EGR valve outlet side pressure sensor provided on the outlet side of the EGR valve, and a pressure detected by the EGR valve inlet side pressure sensor The pressure difference between these pressure values is calculated based on the value and the pressure value detected by the EGR valve outlet side pressure sensor.
  • an EGR controller that controls the opening degree of the EGR valve, and a filter that is provided on the exhaust side of the engine and collects particulate matter in the exhaust gas discharged from the engine.
  • the construction machine is configured so that the regeneration controller includes a pressure value detected by the filter inlet side pressure sensor and a pressure value detected by the EGR valve inlet side pressure sensor.
  • the filter inlet side pressure sensor is judged to be malfunctioning based on the difference between the pressure value detected by the EGR valve inlet side pressure sensor and the filter when the filter inlet side pressure sensor is judged to be malfunctioning.
  • the regeneration process is controlled using the differential pressure calculated based on the pressure value detected by the outlet side pressure sensor.
  • the operation can be continued even if the filter inlet side sensor becomes malfunctioning.
  • the regeneration controller uses the EGR valve inlet side pressure sensor instead of the filter inlet side pressure sensor as the pressure sensor used in the regeneration device. That is, the regeneration process is controlled using the differential pressure calculated based on the pressure value detected by the EGR valve inlet side pressure sensor and the pressure value detected by the filter outlet side pressure sensor. For this reason, the operation can be continued by compensating the malfunction of the filter inlet side pressure sensor with the EGR valve inlet side pressure sensor. Thereby, even if the filter inlet side pressure sensor becomes unstable, the operator can continue the work by the construction machine.
  • FIG. 2 is a partially cutaway plan view showing the hydraulic excavator in an enlarged manner with the cab and part of the outer cover removed from the upper swing body in FIG. 1.
  • 1 is a configuration diagram illustrating an engine, an exhaust gas purification device, a regeneration device, a control device, and the like according to a first embodiment.
  • FIG. It is a flowchart which shows the control content by the control apparatus in FIG.
  • It is a characteristic diagram which shows an example of the time change of an exhaust manifold pressure and a filter upstream pressure.
  • It is a block diagram which shows the engine, exhaust gas purification apparatus, regeneration apparatus, control apparatus, etc. by 2nd Embodiment.
  • FIG. 1 It is a flowchart which shows the control content by the control apparatus in FIG. It is a characteristic diagram which shows an example of a time change of a key switch, ECU power supply, engine speed, atmospheric pressure sensor pressure, exhaust manifold pressure, and filter upstream pressure.
  • the counterweight attached to the rear is formed in an arc shape, and the rear side of the upper swinging body is swung in a state of being within the vehicle width of the lower traveling body.
  • a possible rear micro-swivel machine is illustrated.
  • the entire upper swing body is formed in a circular shape in plan view, and the upper swing body and the front device in a lifted state (small swing posture) are the vehicle width of the lower travel body.
  • An ultra-small turning machine for example, an ultra-small turning-type offset hydraulic pressure
  • a hydraulic excavator 1 as a construction machine is a small hydraulic excavator called a mini excavator suitable for work in a narrow work site.
  • a small hydraulic excavator 1 is loaded on a truck and transported to a work site, for example, and used for excavation work in a narrow place such as a side trench excavation work on a road in an urban area or a dismantling work inside a building.
  • the small excavator 1 has a machine weight of, for example, about 0.7 to 8 tons.
  • the hydraulic excavator 1 is configured as a cab specification hydraulic excavator.
  • the hydraulic excavator 1 includes a self-propelled crawler-type lower traveling body 2, a soil removal device 3 provided on the lower traveling body 2 so as to be swingable upward and downward, and a swivel device 4 on the lower traveling body 2.
  • the upper revolving body 5 is provided so as to be able to turn through the front, and the front device 6 is provided on the upper revolving body 5 so as to be able to move up and down.
  • the lower traveling body 2 and the upper turning body 5 constitute a vehicle body of the hydraulic excavator 1.
  • the front apparatus 6 is attached to the front side of the upper turning body 5 which comprises a vehicle body.
  • the excavator 1 can perform excavation work of earth and sand using the front device 6, and can perform excavation work and snow removal work to excavate the earth and sand excavated using the soil removal apparatus 3.
  • the front device 6 is configured as a swing post type working device (front working machine).
  • the front device 6 includes, for example, a swing post 6A, a boom 6B, an arm 6C, a bucket 6D as a work tool, a swing cylinder 6E that swings the front device 6 left and right (see FIG. 2), a boom cylinder 6F, and an arm cylinder. 6G, bucket cylinder 6H and the like.
  • the upper swing body 5 includes a swing frame 7, an exterior cover 8, a cab 9 and a counterweight 12.
  • the turning frame 7 forms a support structure for the upper turning body 5.
  • the turning frame 7 is mounted on the lower traveling body 2 via the turning device 4.
  • the revolving frame 7 is provided with a counterweight 12 and an engine 13 on the rear side, a cab 9 on the left front side, and a fuel tank 25 on the right front side.
  • the revolving frame 7 is provided with an exterior cover 8 from the right side to the rear side of the cab 9.
  • the exterior cover 8 forms a space for accommodating the engine 13, the hydraulic pump 24, the heat exchanger 26, the exhaust gas purification device 27, and the like together with the turning frame 7, the cab 9 and the counterweight 12.
  • the cab 9 is mounted on the left front side of the revolving frame 7.
  • the interior of the cab 9 forms a driver's cab in which an operator is boarded.
  • a driver's seat 10 on which an operator is seated various operation levers 11, an alarm device 37 (see FIG. 3) described later, and the like are arranged.
  • the counterweight 12 balances the weight with the front device 6.
  • the counterweight 12 is located on the rear side of the engine 13 and is attached to the rear end portion of the turning frame 7. As shown in FIG. 2, the rear surface side of the counterweight 12 is formed in an arc shape. As a result, the counterweight 12 is configured to fit within the vehicle body width of the lower traveling body 2.
  • the engine 13 is arranged in a horizontally placed state on the rear side of the turning frame 7.
  • the engine 13 is mounted on the vehicle body (upper turning body 5) of the excavator 1 as a prime mover (drive source).
  • the engine 13 is an internal combustion engine that burns fuel in an internal combustion chamber, and is configured using, for example, a small diesel engine.
  • the engine 13 is provided with an intake pipe 14 (see FIG. 3) for sucking outside air and an exhaust pipe 17 that forms part of an exhaust gas passage for discharging exhaust gas.
  • the intake pipe 14 has an intake manifold 14A including a plurality of branch pipes.
  • the intake manifold 14 ⁇ / b> A is an intake manifold for sucking outside air into the combustion chamber of the engine 13.
  • An air cleaner 15 that cleans the outside air is connected to the front end side of the intake pipe 14.
  • An intake throttle valve 16 that is opened and closed by a control signal from a control device 38, which will be described later, is provided in the middle of the intake pipe 14. The intake throttle valve 16 adjusts the flow rate of outside air that passes through the intake pipe 14, that is, outside air supplied to the engine 13.
  • the exhaust pipe 17 has an exhaust manifold 17A configured to include a plurality of branch pipes.
  • the exhaust manifold 17A is for exhaust gas exhaust from the combustion chamber of the engine 13 (exhaust manifold).
  • An exhaust gas purification device 27 described later is connected to the exhaust pipe 17.
  • the engine 13 is driven by fuel injection. That is, the engine 13 is constituted by an electronically controlled engine, and the fuel supply amount is variably controlled by a fuel injection device 18 (see FIG. 3) including an electronically controlled injection valve.
  • the fuel injection device 18 variably controls the injection amount (fuel injection amount) of fuel injected into a cylinder (not shown) of the engine 13 based on a control signal output from the control device 38 described later.
  • the fuel injection device 18 constitutes a regeneration device 31 described later together with the control device 38 and the like.
  • the fuel injection device 18 performs fuel injection for regeneration processing (additional injection after the combustion process) called post injection, for example, according to the control signal of the control device 38.
  • post injection fuel injection for regeneration processing (additional injection after the combustion process)
  • the temperature of the exhaust gas is raised, and the particulate matter deposited on the particulate matter removal filter 30 of the exhaust gas purification device 27 is burned and removed.
  • the EGR pipe 19 is a reflux pipe provided between the exhaust pipe 17 and the intake pipe 14. That is, the EGR pipe 19 recirculates part of the exhaust gas discharged from the engine 13 into the exhaust pipe 17 to the intake pipe 14 (EGR: exhaust gas recirculation). In other words, the EGR pipe 19 recirculates a part of the exhaust gas of the exhaust manifold 17A from the exhaust manifold 17A to the intake manifold 14A.
  • An EGR valve 20 that is opened and closed by a control signal from a control device 38, which will be described later, is provided in the middle of the EGR pipe 19. The EGR valve 20 adjusts the flow rate of the exhaust gas that passes through the EGR pipe 19.
  • the EGR valve 20 is an exhaust gas recirculation valve that adjusts the recirculation amount of the exhaust gas recirculated from the exhaust pipe 17 to the intake pipe 14, and recirculates a part of the exhaust gas to the intake side, thereby NOx can be reduced.
  • the EGR pipe 19 detects an EGR differential pressure that is a difference between the pressure on the inlet side (upstream side, exhaust side) of the EGR valve 20 and the pressure on the outlet side (downstream side, intake side).
  • An EGR differential pressure sensor 21 is provided.
  • the EGR differential pressure sensor 21 includes an EGR valve inlet side pressure sensor 22 provided on the inlet side of the EGR valve 20 and an EGR valve outlet side pressure sensor 23 provided on the outlet side of the EGR valve 20. Yes.
  • the EGR differential pressure sensor 21, that is, the EGR valve inlet side pressure sensor 22 and the EGR valve outlet side pressure sensor 23 are electrically connected to a control device 38 described later.
  • the control device 38 calculates a differential pressure from the pressure value detected by the EGR valve inlet side pressure sensor 22 and the pressure value detected by the EGR valve outlet side pressure sensor 23, and based on the differential pressure, the EGR valve The opening degree of 20 is controlled.
  • the hydraulic pump 24 is attached to the left side of the engine 13.
  • the hydraulic pump 24 constitutes a hydraulic source together with a hydraulic oil tank (not shown).
  • the hydraulic pump 24 is driven by the engine 13 to discharge pressure oil (working oil) toward a control valve device (not shown) configured by a plurality of control valves.
  • the hydraulic pump 24 is configured by, for example, a variable displacement swash plate type, a swash shaft type, or a radial piston type hydraulic pump.
  • the hydraulic pump 24 is not necessarily limited to a variable displacement hydraulic pump, and may be configured using, for example, a fixed displacement hydraulic pump.
  • the fuel tank 25 is provided on the revolving frame 7 on the right side of the cab 9.
  • the fuel tank 25 is covered with an exterior cover 8 together with a hydraulic oil tank (not shown) and the like.
  • the fuel tank 25 is formed, for example, as a rectangular parallelepiped pressure-resistant tank, and stores fuel supplied to the engine 13.
  • the heat exchanger 26 is located on the right side of the engine 13 and is provided on the turning frame 7.
  • the heat exchanger 26 includes, for example, a radiator, an oil cooler, and an intercooler.
  • the heat exchanger 26 cools the cooling water of the engine 13 and also cools the pressure oil (working oil) returned to the working oil tank.
  • the exhaust gas purification device 27 is provided on the exhaust side of the engine 13. As shown in FIG. 2, the exhaust gas purification device 27 is disposed on the upper left side of the engine 13, for example, at a position above the hydraulic pump 24, and the exhaust pipe 17 of the engine 13 is connected to the upstream side thereof. .
  • the exhaust gas purification device 27 constitutes an exhaust gas passage together with the exhaust pipe 17, and removes harmful substances contained in the exhaust gas while the exhaust gas flows from the upstream side to the downstream side. More specifically, particulate matter in exhaust gas discharged from the engine 13 is collected by the particulate matter removal filter 30.
  • the engine 13 composed of a diesel engine is highly efficient and excellent in durability.
  • the exhaust gas of the engine 13 contains harmful substances such as particulate matter (PM), nitrogen oxides (NOx), and carbon monoxide (CO).
  • the exhaust gas purification device 27 attached to the exhaust pipe 17 includes an oxidation catalyst 29 that oxidizes and removes carbon monoxide (CO) and the like in the exhaust gas, and particles in the exhaust gas.
  • a particulate matter removing filter 30 that collects and removes the particulate matter (PM).
  • the exhaust gas purification device 27 has a cylindrical casing 28 that is configured by detachably connecting a plurality of cylinders, for example, before and after.
  • an oxidation catalyst 29 called DOC and a particulate matter removal filter 30 (hereinafter referred to as filter 30) as a filter called DPF are detachably accommodated.
  • the discharge port 28 ⁇ / b> A is located downstream of the filter 30 and connected to the outlet side of the casing 28.
  • the discharge port 28A is configured to include, for example, a chimney and a silencer that release exhaust gas after being purified into the atmosphere.
  • the oxidation catalyst 29 is made of, for example, a ceramic tubular body having an outer diameter equivalent to the inner diameter of the casing 28. A large number of through holes (not shown) are formed in the oxidation catalyst 29 in the axial direction, and the inner surface is coated with a noble metal.
  • the oxidation catalyst 29 oxidizes and removes carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), etc. contained in the exhaust gas by circulating the exhaust gas through each through hole under a predetermined temperature condition. For example, nitrogen monoxide (NO) is removed as nitrogen dioxide (NO2).
  • the filter 30 is disposed in the casing 28 on the downstream side of the oxidation catalyst 29.
  • the filter 30 collects particulate matter in the exhaust gas discharged from the engine 13 and purifies the exhaust gas by burning and removing the collected particulate matter.
  • the filter 30 is constituted by a cellular cylindrical body in which a large number of small holes (not shown) are provided in the axial direction in a porous member made of, for example, a ceramic material. Thereby, the filter 30 collects particulate matter through a large number of small holes, and the collected particulate matter is burned and removed by a regeneration process of the regeneration device 31 described later. As a result, the filter 30 is regenerated.
  • the regeneration device 31 regenerates the filter 30 by burning the particulate matter collected by the filter 30 of the exhaust gas purification device 27.
  • the regeneration device 31 includes the fuel injection device 18 described above, rotation sensors 32 and 33, pressure sensors 34 and 35, and a control device 38, which will be described later.
  • the regenerator 31 automatically regenerates the filter 30 without being based on the operator's operation, based on the determination of the control device 38 described later. That is, the regeneration device 31 performs post injection by the fuel injection device 18 in accordance with a command signal (control signal) of the control device 38. As will be described later, the post injection increases the temperature of the exhaust gas in the exhaust pipe 17 and burns and removes the particulate matter deposited on the filter 30.
  • the rotation sensors 32 and 33 detect the rotational speed N of the engine 13 and the position of the piston.
  • one rotation sensor 32 is provided, for example, in the flywheel portion of the engine 13 and is used to detect the engine speed N (or rotation speed).
  • the other rotation sensor 33 is provided, for example, in a gear case of the engine 13 and is used for identifying an engine cylinder (detecting which piston is at the top dead center or the like).
  • the rotation sensor 32 detects the rotational speed N of the engine 13 and outputs a detection signal to the control device 38.
  • the rotation sensor 33 is also called a cam sensor, detects a rotation position corresponding to the position of the piston of the engine 13, and outputs a detection signal to the control device 38.
  • the control device 38 determines the timing of fuel injection by the fuel injection device 18 based on the position of the piston detected by the rotation sensor 33 (corresponding to the rotational position), and the fuel required for the fuel injection device 18 The injection command is output. Further, the control device 38, for example, the engine speed N detected by the rotation sensor 32, the fuel injection amount F injected by the fuel injection device 18, and the exhaust temperature sensor (see FIG. The amount of particulate matter collected by the filter 30 is estimated based on the exhaust temperature (exhaust gas temperature) detected by the filter 30. Further, the control device 38 determines whether or not to regenerate the filter 30 based on the first estimated collection amount H1 that is the estimated collection amount.
  • the fuel injection amount F can be obtained from the intake air amount detected from an air flow meter (air flow meter) (not shown) provided on the intake side of the engine 13 and the engine speed N, for example. Further, the fuel injection amount F can be calculated from a control signal (fuel injection command) output from the control device 38 to the fuel injection device 18, for example.
  • the pressure sensors 34 and 35 are provided in the casing 28 of the exhaust gas purification device 27.
  • the pressure sensors 34 and 35 constitute a DPF differential pressure sensor 36 for detecting a DPF differential pressure that is a difference between the pressure on the inlet side (upstream side) and the pressure on the outlet side (downstream side) of the filter 30.
  • the filter inlet side pressure sensor 34 is provided on the inlet side (upstream side) of the filter 30, and the filter outlet side pressure sensor 35 is on the outlet side (downstream side) of the filter 30. Is provided.
  • the filter inlet side pressure sensor 34 and the filter outlet side pressure sensor 35 are electrically connected to the control device 38, and the detection signal of the filter inlet side pressure sensor 34 and the detection signal of the filter outlet side pressure sensor 35 are 38.
  • the control device 38 calculates a differential pressure ⁇ Ph from the pressure value P1 on the filter inlet side detected by the filter inlet side pressure sensor 34 and the pressure value P2 on the filter outlet side detected by the filter outlet side pressure sensor 35. At the same time, the control device 38 estimates the amount of particulate matter collected by the filter 30 based on the differential pressure ⁇ Ph, the exhaust gas temperature, and the exhaust gas flow rate. The control device 38 can determine whether or not to regenerate the filter 30 based on the first estimated collection amount H1 that is the estimated collection amount.
  • the alarm device 37 is provided in the vicinity of the driver's seat 10 in the cab 9.
  • the alarm device 37 is electrically connected to the control device 38.
  • the notification device 37 notifies the operator of necessary information based on a command (notification signal) from the control device 38.
  • the notification device 37 notifies that there is a malfunction in the filter inlet side pressure sensor 34 and that the EGR valve inlet side pressure sensor 22 is used instead of the filter inlet side pressure sensor 34.
  • the notification device 37 can be configured by a buzzer that emits a notification sound, a light that displays notification content, a monitor, and the like.
  • the notification device 37 when the control device 38 determines that the filter inlet side pressure sensor 34 is malfunctioning, the notification device 37 emits a notification sound, a notification display, or the like based on a command (notification signal) from the control device 38. This is notified to the operator.
  • the alarm device 37 is constituted by a monitor that displays notification contents for the operator.
  • control device 38 that controls the engine 13, the EGR valve 20, the regeneration device 31, and the like will be described.
  • the control device 38 is a control unit (ECU) that includes a microcomputer, a power supply circuit, a drive circuit, and the like.
  • the control device 38 also serves as an engine controller 38A that controls the engine, an EGR controller 38B that controls the opening degree of the EGR valve 20, and a regeneration controller 38C that controls the regeneration processing of the filter 30. That is, the control device 38 has a function of the engine controller 38A, a function of the EGR controller 38B, and a function of the reproduction controller 38C.
  • the engine controller 38A, the EGR controller 38B, and the regeneration controller 38C are configured as one control device 38, that is, one control unit.
  • the engine controller 38A, the EGR controller 38B, and the regeneration controller 38C may be configured by separate controllers.
  • the controllers 38A, 38B, and 38C are connected via a communication line or the like so that mutual communication (multiplex communication) is possible between the controllers.
  • the control device 38 incorporating the engine controller 38A variably adjusts the opening of the intake throttle valve 16, the fuel injection timing of the intake fuel injection device 18, the fuel injection amount, etc. Take control.
  • the control device 38 including the EGR controller 38B controls the opening degree of the EGR valve 20 based on the differential pressure detected by the EGR valve inlet side pressure sensor 22 and the EGR valve outlet side pressure sensor 23.
  • the control device 38 determines the difference between these pressure values based on the pressure value detected by the EGR valve inlet side pressure sensor 22 and the pressure value detected by the EGR valve outlet side pressure sensor 23. Is calculated, and the opening degree of the EGR valve 20 is controlled based on the differential pressure.
  • the control device 38 incorporating the regeneration controller 38C controls the regeneration processing of the filter 30 based on the differential pressure detected by the filter inlet side pressure sensor 34 and the filter outlet side pressure sensor 35.
  • the control device 38 determines the difference between these pressure values based on the pressure value P1 detected by the filter inlet side pressure sensor 34 and the pressure value P2 detected by the filter outlet side pressure sensor 35. Is calculated, and the regeneration process of the filter 30 is controlled (for example, determination of the start of the regeneration process) based on the differential pressure ⁇ Ph.
  • the control device 38 has the input side of the fuel injection device 18, the EGR valve inlet side pressure sensor 22, the EGR valve outlet side pressure sensor 23, the rotation sensors 32 and 33, the filter inlet side pressure sensor 34, and the filter outlet side pressure.
  • the sensor 35 is electrically connected to an air flow meter (air flow meter), an exhaust temperature sensor, and the like (not shown).
  • the output side of the control device 38 is electrically connected to the fuel injection device 18, the intake throttle valve 16, the EGR valve 20, the alarm device 37, and the like.
  • the microcomputer constituting the control device 38 includes, for example, a memory 38D as a storage unit including a ROM, a RAM and the like in addition to a CPU (arithmetic unit).
  • a processing program for executing a processing flow shown in FIG. 4 to be described later a first map, a second map, and a calculation formula for estimating the amount of collected particulate matter created in advance.
  • the preset regeneration start threshold value Hs, regeneration end threshold value He, the relationship between the pressure value of the EGR valve inlet side pressure sensor 22 and the pressure value of the filter inlet side pressure sensor 34 are stored.
  • the first map is for estimating the amount of collection based on the differential pressure ⁇ Ph of the filter 30.
  • the first map is obtained, for example, by previously obtaining a correspondence relationship between the differential pressure ⁇ Ph, the flow rate of the exhaust gas, and the first estimated trapped amount H1 through experiments, calculations, simulations, and the like, and maps the correspondence relationship. It was created as.
  • the flow rate of the exhaust gas can be obtained from, for example, the engine speed N and the fuel injection amount F.
  • the pressure (pressure value) on the inlet side detected by the filter inlet side pressure sensor 34 is P1
  • the pressure (pressure value) on the outlet side detected by the filter outlet side pressure sensor 35 is P2.
  • the following formula 1 is used for calculation.
  • the second map is for obtaining the discharge amount Hm of particulate matter discharged from the engine 13 based on the rotational speed N of the engine 13 and the fuel injection amount F.
  • the second map is obtained by, for example, obtaining a correspondence relationship between the engine speed N, the fuel injection amount F, and the particulate matter discharge amount Hm in advance through experiments, calculations, simulations, etc., and using the correspondence relationship as a map. It was created.
  • the calculation formula for estimating the collected amount is H2 as the second estimated collected amount, Hm as the integrated value of the particulate matter emission determined by the second map, and removed from the filter 30 by regeneration.
  • the integrated value of the amount (regeneration amount) of the particulate matter to be produced is J, it can be expressed as the following equation (2).
  • the amount of particulate matter removed by regeneration is, for example, the flow rate of exhaust gas determined from the engine speed N and the fuel injection amount F, the exhaust temperature, and the engine speed N.
  • the NO 2 conversion rate obtained by adding the exhaust gas temperature to the nitrogen oxide (NOx) emission amount obtained from the fuel injection amount F is, for example, the flow rate of exhaust gas determined from the engine speed N and the fuel injection amount F, the exhaust temperature, and the engine speed N.
  • NOx nitrogen oxide
  • the regeneration start threshold value Hs is a threshold value (regeneration start value) of the estimated collection amount H for determining whether or not the regeneration process (combustion of particulate matter by post injection) of the filter 30 is started. That is, the regeneration start threshold value Hs is the first estimated collection amount H1 estimated by the above-described first map and / or the second estimated collection amount estimated by the above-described second map and calculation formula. When the amount H2 is equal to or greater than the reproduction start threshold value Hs, this is a determination value for determining that reproduction is necessary. In other words, the regeneration start threshold value Hs is a determination value for determining whether or not the particulate matter collected by the filter 30 has reached a collection amount necessary for the regeneration process of the filter 30.
  • the regeneration start threshold value Hs is determined based on experiments, calculations, simulations, etc. in advance so that the regeneration process can be started in an appropriate state, for example, in a state where sufficient particulate matter is collected in the filter 30. Set the value.
  • the regeneration end threshold value He is a threshold value (regeneration end value) of the estimated collection amount H for determining whether or not to end the regeneration process of the filter 30. That is, the regeneration end threshold value He is the first estimated collection amount H1 estimated by the above-described first map and / or the above-described second map when the regeneration processing of the filter 30 is being performed.
  • the second estimated collection amount H2 estimated by the calculation formula becomes equal to or less than the regeneration end threshold value He, it becomes a determination value for determining that the particulate matter of the filter 30 is sufficiently burned and removed.
  • the regeneration end threshold value He is a determination value for determining whether or not the amount of particulate matter in the filter 30 has been reduced to a sufficiently low residual amount. For this reason, the regeneration end threshold He is set in advance so that the regeneration process can be finished in an appropriate state, for example, in a state where the amount of particulate matter in the filter 30 is reduced to a sufficiently low residual amount. Set its value based on.
  • the control device 38 controls automatic reproduction processing that automatically performs reproduction without being based on the operation of the operator.
  • the control device 38 performs regeneration start and end processing (control) based on the amount of particulate matter collected by the filter 30. That is, the control device 38 estimates the amount of particulate matter collected by the filter 30 (PM calculation unit).
  • the estimation of the collected amount is at least the differential pressure ⁇ Ph of the filter 30, that is, the filter inlet side pressure value (P 1) detected by the filter inlet side pressure sensor 34 and the filter outlet side pressure sensor 35 detected by the filter outlet side pressure sensor 35.
  • It can be estimated based on a differential pressure ( ⁇ Ph P1 ⁇ P2) that is a difference from the pressure value (P2) (first collected amount estimating unit).
  • the collection amount can be estimated based on at least the engine speed N and the fuel injection amount F (and the exhaust temperature as necessary) (second collection amount estimation unit).
  • the collection amount estimated based on the engine speed N and the fuel injection amount F, that is, the collection amount estimated by the second collection amount estimation unit is set as the second estimated collection amount.
  • the collection amount can be estimated using either one of the first collection amount estimation unit and the second collection amount estimation unit, or both. Depending on the driving situation, a highly accurate estimation means at that time may be used. Furthermore, you may estimate the collection amount of a particulate matter using estimation methods, estimation processes, an estimation means, and an estimation circuit other than the first and second collection amount estimation units.
  • the control device 38 includes both the first collection amount estimation unit and the second collection amount estimation unit.
  • the control device 38 determines whether or not to start regeneration of the filter 30 using the estimated collection amount H (regeneration start determination unit). That is, the control device 38 estimates the estimated collection amount H, more specifically, the first estimated collection amount H1 estimated by the first collection amount estimation unit and the second collection amount estimation unit. Determination that the regeneration of the filter 30 is started when at least one of the second estimated collection amount H2 is equal to or greater than a preset collection amount threshold (regeneration start threshold Hs). (Reproduction determination unit).
  • control device 38 outputs, for example, a control signal indicating that the post-injection is performed to the fuel injection device 18 based on the determination of the start of regeneration (having the regeneration start threshold value Hs or more), and without an operator's operation. Control of automatic reproduction processing for automatic reproduction is started.
  • the control device 38 determines whether or not to end the regeneration of the filter 30 using the estimated collection amount H (regeneration end determination unit). For example, the control device 38 determines that the estimated collection amount H (at least one of the first estimated collection amount H1 and the second estimated collection amount H2) is a preset collection amount threshold (regeneration). It is determined that the regeneration of the filter 30 is finished when the end threshold value He) or less is reached (a regeneration determination unit). When determining that the regeneration is to be ended (below the regeneration end threshold value He), the control device 38 outputs, for example, a control signal indicating that the post-injection is ended to the fuel injection device 18 to control the automatic regeneration processing. finish.
  • control device 38 performs the regeneration of the filter 30, that is, the determination of the start of regeneration, the determination of the end of regeneration, and the like.
  • a collection amount estimation unit and a regeneration determination unit are provided. Then, the control device 38 starts the post injection processing by the fuel injection device 18 based on the determination of the start of regeneration, and ends the post injection processing by the fuel injection device 18 based on the determination of the end of regeneration. .
  • the regeneration of the filter 30 (that is, the combustion of the particulate matter deposited on the filter 30) is performed by increasing the temperature of the exhaust gas by post injection.
  • the present invention is not limited to this. Absent.
  • the exhaust gas purification device 27 may be provided with a heater, and the particulate matter deposited on the filter 30 may be burned by heating the filter with this heater.
  • an exhaust throttle valve may be provided on the exhaust side, and the particulate matter deposited on the filter 30 may be burned by adjusting the opening of the exhaust throttle valve and the opening of the intake throttle valve 16. .
  • the control device 38 (more specifically, the regeneration controller 38 ⁇ / b> C built in the control device 38) has the pressure value of the filter inlet side pressure sensor 34 and the pressure value of the EGR valve inlet side pressure sensor 22. Is provided with a malfunction determination unit (step 3 and step 5 in FIG. 4) for determining whether or not the filter inlet side pressure sensor 34 is malfunctioning. In addition, when the malfunction determination unit determines that the controller 38 is malfunctioning, the control device 38 uses the EGR valve inlet side pressure sensor 22 instead of the filter inlet side pressure sensor 34 as a pressure sensor used for the regeneration device 31 (see FIG. 4 step 8).
  • the regeneration controller 38C determines whether the filter inlet side pressure sensor 34 is malfunctioning based on the difference between the pressure value detected by the filter inlet side pressure sensor 34 and the pressure value detected by the EGR valve inlet side pressure sensor 22. I do. Further, when the regeneration controller 38C determines that the filter inlet side pressure sensor 34 is malfunctioning, the regeneration controller 38C uses the EGR valve inlet side pressure sensor 22 instead of the filter inlet side pressure sensor 34 as a pressure sensor used in the regeneration device 31. Do. Specifically, the regeneration controller 38C determines that the pressure value detected by the EGR valve inlet side pressure sensor 22 and the pressure detected by the filter outlet side pressure sensor 35 when the filter inlet side pressure sensor 34 is determined to be malfunctioning.
  • the regeneration process is controlled using a differential pressure calculated based on the value.
  • the malfunction determination unit of the regeneration controller 38C determines malfunction of the filter inlet side pressure sensor 34, for example, when the engine 13 is being driven (that is, always while being driven). I do.
  • the regeneration controller 38 ⁇ / b> C converts the pressure value detected by the filter inlet side pressure sensor 34 and the pressure value detected by the filter outlet side pressure sensor 35.
  • the regeneration process is controlled using the differential pressure calculated based on the difference.
  • the filter inlet side pressure sensor 34 determines that the malfunction has occurred.
  • the malfunction determination threshold value ⁇ Pt is used for experiments, calculations, simulations, etc. in advance so that the malfunction of the filter inlet side pressure sensor 34 can be accurately determined from the difference ⁇ Pa between the filter upstream pressure value P1 and the exhaust manifold pressure value Pe.
  • the value can be set based on.
  • the sensor substitution unit of the regeneration controller 38C replaces the filter inlet side pressure value P1 used in the first collection amount estimation unit when the malfunction determination unit determines that the malfunction has occurred, and instead the EGR valve inlet side pressure sensor 22.
  • the pressure value Pe is used. That is, when it is determined that the regeneration controller 38C is malfunctioning, the first estimated trapped amount H1 is detected by the pressure value Pe detected by the EGR valve inlet side pressure sensor 22 and the filter outlet side pressure sensor 35. Estimation is performed using a differential pressure calculated based on the pressure value P2. More specifically, the memory 38D of the control device 38 stores the pressure value P1 detected by the filter inlet side pressure sensor 34 when both the filter inlet side pressure sensor 34 and the EGR valve inlet side pressure sensor 22 are normal. And the pressure value Pe detected by the EGR valve inlet side pressure sensor 22 (correlation) is stored.
  • the relationship between the exhaust manifold pressure value Pe and the filter upstream side pressure value P1 when the EGR valve inlet side pressure sensor 22 and the filter inlet side pressure sensor 34 are normal is, for example, as a map, a calculation formula, a matrix, or the like. It is stored in the memory 38D. For example, it can be stored in the memory 38D as a map (differential pressure map) corresponding to the difference between the exhaust manifold pressure value Pe and the filter upstream pressure value P1.
  • This map, calculation formula, matrix, etc. are based on experiments, calculations, simulations, etc. in advance so that the pressure value P1 ′ corresponding to the upstream pressure value P1 of the filter can be accurately obtained from the exhaust manifold pressure value Pe. Set the value.
  • the sensor substitution unit of the regeneration controller 38C when determined to be malfunctioning by the malfunction determination unit, stores the pressure value P1 of the filter inlet pressure sensor 34 and the pressure value of the EGR valve inlet pressure sensor 22 stored in the memory 38D. Based on the relationship (map) with Pe, the pressure value P1 'of the filter inlet side pressure sensor 34 is calculated from the pressure value Pe detected by the EGR valve inlet side pressure sensor 22, and the calculated pressure value P1' Is used instead of the pressure value P1 of the filter inlet side pressure sensor 34.
  • a differential pressure corresponding to the pressure value Pe is obtained from a differential pressure map, and the pressure difference P1 corresponding to the pressure value P1 of the filter inlet side pressure sensor 34 is subtracted from the differential pressure. 'Is calculated.
  • the regeneration process is controlled using the estimated first estimated collection amount H1, that is, whether or not the regeneration process is to be performed (determination of the start of the regeneration process) is performed.
  • the control processing (the processing shown in FIG. 4) performed by the control device 38 (more specifically, the playback controller 38C) will be described in detail later.
  • the hydraulic excavator 1 according to the first embodiment has the above-described configuration, and the operation thereof will be described next.
  • the small excavator 1 having a machine weight of about 0.7 to 8 tons is transported to the work site in a state of being loaded on a truck bed, for example.
  • the operator of the excavator 1 gets on the cab 9 of the upper swing body 5, starts the engine 13, and drives the hydraulic pump 24.
  • the pressure oil from the hydraulic pump 24 is supplied to various actuators including the swing cylinder 6E, the boom cylinder 6F, the arm cylinder 6G, and the bucket cylinder 6H via the control valve device.
  • the lower traveling body 2 can be moved forward or backward.
  • the front device 6 can be moved up and down to perform excavation work of earth and sand.
  • the small excavator 1 has a small turning radius due to the upper swing body 5, even in a narrow work site such as an urban area, excavation work such as side digging can be performed while the upper swing body 5 is driven to rotate. it can.
  • the exhaust gas purification device 27 can oxidize and remove hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NOx), and carbon monoxide (CO) in the exhaust gas by the oxidation catalyst 29.
  • the filter 30 collects particulate matter contained in the exhaust gas.
  • the purified exhaust gas can be discharged to the outside through the downstream discharge port 28A. Further, the particulate matter collected by the filter 30 is burned and removed by the regenerator 31, and the filter 30 is regenerated.
  • control processing performed by the control device 38 (more specifically, the reproduction controller 38C) will be described with reference to the flowchart of FIG. 4 is repeatedly executed by the control device 38 every predetermined control time (at a predetermined sampling frequency) while the control device 38 is energized.
  • the control device 38 is activated by energizing the accessory or starting the engine 13.
  • the exhaust manifold pressure is detected. That is, the detection value (exhaust manifold pressure value Pe) of the EGR valve inlet side pressure sensor 22 is read.
  • the filter upstream pressure is detected. That is, the detection value (filter upstream pressure value P1) of the filter inlet side pressure sensor 34 is read.
  • step 4 the first estimated collection amount H1 is estimated. In this case, that is, when it is determined as “YES” in Step 3 and the process proceeds to Step 4, it is considered that the filter inlet side pressure sensor 34 is normal. Therefore, in this case, the first estimated collection amount H1 is estimated based on the detected value (filter upstream pressure value P1) of the filter inlet side pressure sensor 34 detected in step 2.
  • the calculation is based on the pressure value P1 detected by the filter inlet side pressure sensor 34 and the pressure value P2 detected by the filter outlet side pressure sensor 35.
  • the reproduction process is controlled, specifically, the reproduction start is determined. For example, in step 9, it is determined whether or not the first estimated collection amount H1 estimated in step 4 is greater than or equal to a preset regeneration start threshold value Hs.
  • the regeneration process is performed and then the process proceeds to return. That is, in this case, for example, the fuel injection device 18 starts post injection, raises the temperature of the exhaust gas, and burns the particulate matter deposited on the filter 30 to perform the regeneration processing of the filter 30.
  • the process proceeds to return without performing the regeneration process.
  • step 9 it is possible to determine whether to start regeneration using not only the first estimated collection amount H1 estimated in step 4 but also the second estimated collection amount H2. In any case, when the reproduction start is determined in step 9 and the reproduction process is performed as necessary, the process returns to the start via a return, and the processes in step 1 and subsequent steps are repeated.
  • step 3 it is determined in step 3 that “NO”, that is, the exhaust manifold pressure value Pe is not equal to or higher than the filter upstream pressure value P1 (the filter upstream pressure value P1 is greater than the exhaust manifold pressure value Pe, P1> Pe). If yes, go to Step 5.
  • step 5 If “NO” in step 5, that is, if it is determined that the difference ⁇ Pa between the exhaust manifold pressure value Pe and the filter upstream pressure value P1 is not equal to or greater than the malfunction determination threshold value ⁇ Pt ( ⁇ Pa ⁇ Pt), the process proceeds to step 4. Also in this case, it is considered that the filter inlet side pressure sensor 34 is normal (within a normal range). For this reason, also in this case, in Step 4, the first estimated collection amount H1 is estimated based on the detected value (filter upstream pressure value P1) of the filter inlet side pressure sensor 34 detected in Step 2.
  • the estimated collection amount H1 is estimated.
  • reproduction start is determined, reproduction processing is performed as necessary, and the process returns.
  • step 5 if “YES” in step 5, that is, if it is determined that the difference ⁇ Pa between the exhaust manifold pressure value Pe and the filter upstream pressure value P1 is equal to or greater than the malfunction determination threshold value ⁇ Pt ( ⁇ Pa ⁇ ⁇ Pt), the process proceeds to step 6. move on. In this case, it is considered that the filter inlet side pressure sensor 34 is malfunctioning. For this reason, in step 6, it is determined that the filter inlet side pressure sensor 34 is malfunctioning. In the subsequent step 7, a warning is displayed on the monitor which is the alarm device 37. That is, the display screen (monitor) of the notification device 37 displays that the filter inlet side pressure sensor 34 is malfunctioning, and notifies this to the operator. In this case, since the filter upstream pressure value P1 is substituted with the exhaust manifold pressure value Pe in the subsequent step 8, control for limiting the operation (for example, fail-safe control for immediately limiting the fuel injection amount) is not performed.
  • step 8 the exhaust manifold pressure value Pe is substituted. That is, in step 8, the EGR valve inlet side pressure sensor 22 is used in place of the filter inlet side pressure sensor 34 as the pressure sensor used in the regenerator 31.
  • the control device 38 determines the EGR valve inlet side pressure sensor based on the relationship between the pressure value P1 of the filter inlet side pressure sensor 34 and the pressure value Pe of the EGR valve inlet side pressure sensor 22 stored in advance in the memory 38D.
  • the pressure value P1 'of the filter inlet side pressure sensor 34 is calculated from the pressure value Pe of 22.
  • the process proceeds to step 4.
  • the pressure value P1 ′ is calculated in step 8.
  • the filter inlet side pressure sensor 34 is malfunctioning. Therefore, in this case, the first estimated collection amount H1 is estimated based on the pressure value P1 ′ calculated in step 8. That is, when it is determined that the filter inlet side pressure sensor 34 is malfunctioning, the pressure value Pe of the EGR valve inlet side pressure sensor 22 (more specifically, the pressure calculated from the relationship between the pressure value Pe and the pressure value P1).
  • reproduction start is determined, reproduction processing is performed as necessary, and the process returns.
  • FIG. 5 shows an example of the time change of the exhaust manifold pressure value Pe and the filter upstream pressure value P1.
  • the filter upstream pressure value P1 is smaller than the exhaust manifold pressure value Pe.
  • the filter inlet side pressure sensor 34 malfunctions with time, the filter upstream pressure value P1 increases.
  • the difference ⁇ Pa between the filter upstream pressure value P1 and the exhaust manifold pressure value Pe becomes equal to or greater than the malfunction determination threshold value ⁇ Pt, “YES” is determined in step 5 of FIG.
  • step 7 indicates that a malfunction has occurred on the monitor which is the alarm device 37
  • the processing in step 8 causes the pressure value P1 of the filter inlet side pressure sensor 34 to be the pressure value of the EGR valve inlet side pressure sensor 22.
  • Pe is substituted. That is, in step 4, the first estimated collection amount H1 is estimated (calculated) based on the exhaust manifold pressure value Pe.
  • the control device 38 (more specifically, the reproduction controller 38C built in the control device 38) is performed by Step 3 and Step 5 serving as the malfunction determination unit. If the filter inlet side pressure sensor 34 is determined to be malfunctioning, the EGR valve inlet side pressure sensor 22 is used as the pressure sensor used in the regenerator 31 in step 8 (and step 4 following step 8) serving as a sensor substitute unit. Used in place of the sensor 34. That is, the regeneration process is controlled using the differential pressure ⁇ Ph ′ calculated based on the pressure value Pe detected by the EGR valve inlet side pressure sensor 22 and the pressure value P2 detected by the filter outlet side pressure sensor 35. .
  • the operation can be continued by compensating the malfunction of the filter inlet side pressure sensor 34 with the EGR valve inlet side pressure sensor 22. Thereby, even if the filter inlet side pressure sensor 34 becomes unstable, the operator can continue the work by the hydraulic excavator 1.
  • the control device 38 determines whether the filter inlet side pressure sensor 34 is malfunctioning when the engine 13 is being driven. For this reason, even if the filter inlet side pressure sensor 34 malfunctions when the engine 13 is operating, the control device 38 (regeneration controller 38C) replaces the filter inlet side pressure sensor 34 with the EGR valve inlet side pressure. By using the sensor 22, the drive of the engine 13 can be continued. Thereby, the work by the hydraulic excavator 1 can be continued.
  • the control device 38 detects the pressure value P1 detected by the filter inlet side pressure sensor 34 and the EGR valve inlet side pressure sensor 22 by the process of step 5.
  • the difference ⁇ Pa from the measured pressure value Pe is equal to or greater than a preset malfunction determination threshold value ⁇ Pt
  • the filter inlet side pressure sensor 34 determines that the malfunction has occurred. Therefore, the malfunction of the filter inlet side pressure sensor 34 can be accurately determined based on the two pressure values of the pressure value P1 of the filter inlet side pressure sensor 34 and the pressure value Pe of the EGR valve inlet side pressure sensor 22. it can.
  • the control device 38 includes a first collection amount estimation unit (step 4) that estimates (calculates) the first estimated collection amount H1, and a second The start and end of the regeneration process are determined from the second collection amount estimation unit that estimates (calculates) the estimated collection amount H2 and the first estimated collection amount H1 and the second estimated collection amount H2. And a reproduction determination unit. Then, the control device 38 (regeneration controller 38C) replaces the first estimated collection amount H1 estimated in step 4 with the filter inlet side pressure value P1 when it is determined in step 3 and step 5 that the malfunction has occurred. This is estimated using the pressure value Pe of the EGR valve inlet side pressure sensor 22.
  • the first estimated collection amount H1 is calculated based on the pressure value Pe detected by the EGR valve inlet side pressure sensor 22 and the pressure value P2 detected by the filter outlet side pressure sensor 35. Estimate using ′. Thereby, even when the filter inlet side pressure sensor 34 is malfunctioning, the first collection amount is estimated based on the pressure value Pe of the EGR valve inlet side pressure sensor 22 (calculation of the first estimated collection amount H1). Can continue. Thereby, even if the filter inlet side pressure sensor 34 becomes unstable, the regeneration process can be appropriately performed, and the work by the excavator 1 can be continued.
  • the memory 38D of the control device 38 stores the filter inlet side pressure when both the filter inlet side pressure sensor 34 and the EGR valve inlet side pressure sensor 22 are normal.
  • the relationship between the pressure value P1 detected by the sensor 34 and the pressure value Pe detected by the EGR valve inlet side pressure sensor is stored.
  • the control device 38 determines the pressure value P1 of the filter inlet side pressure sensor 34 stored in the memory 38D and the EGR valve inlet side pressure sensor 22 when it is determined in step 3 and step 5 that the malfunction has occurred.
  • the pressure value P1 ′ of the filter inlet side pressure sensor 34 is calculated from the pressure value Pe detected by the EGR valve inlet side pressure sensor 22 based on the relationship (map) with the pressure value Pe.
  • FIGS. 6 to 8 show a second embodiment.
  • the feature of the second embodiment is whether or not the filter inlet side pressure sensor is malfunctioning based on the pressure value detected by the atmospheric pressure sensor and the pressure value detected by the filter inlet side pressure sensor before starting the engine. It is to determine whether or not.
  • the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the atmospheric pressure sensor 42 is connected to the control device 41 in which the regeneration controller 41C is built. That is, an atmospheric pressure sensor 42 that detects atmospheric pressure is connected to the control device 41.
  • the atmospheric pressure sensor 42 can be integrated with the control device 41 or provided inside the control device 41.
  • the control device 41 is substantially the same as the control device 38 of the first embodiment described above. That is, the control device 41 incorporates the function of the engine controller 41A, the function of the EGR controller 41B, and the function of the regeneration controller 41C, similarly to the control device 38 of the first embodiment.
  • the control device 41 has a memory 41D, and in the memory 41D, a processing program for executing the processing flow shown in FIG.
  • the control device 41 (more specifically, the reproduction controller 41C) of the second embodiment, like the control device 38, is connected to the malfunction determination unit (steps 3 and 5 in FIG. 7) and the sensor substitute.
  • a pre-startup malfunction determination unit (steps 13, 14, and 15 in FIG. 7) is further provided.
  • the malfunction determination unit before start of the regeneration controller 41C is a pressure value Pair detected by the atmospheric pressure sensor 42 before the engine 13 is started, that is, from when the system is started (key ON, power ON) until the engine 13 starts to rotate.
  • the pressure value P1 detected by the filter inlet side pressure sensor 34 it is determined whether or not the filter inlet side pressure sensor 34 is malfunctioning.
  • the pre-startup malfunction determination unit of the regeneration controller 41C has a filter inlet side pressure sensor when the difference ⁇ Pb between the pressure value P1 and the pressure value Pair is equal to or greater than a preset pre-startup malfunction determination threshold value ⁇ Ps ( ⁇ Pb ⁇ ⁇ Ps). 34 is determined to be malfunctioning.
  • the pre-startup malfunction determination threshold value ⁇ Ps can accurately determine the malfunction of the filter inlet side pressure sensor 34 from the difference ⁇ Pb between the pressure value P1 of the filter inlet side pressure sensor 34 and the pressure value Pair of the atmospheric pressure sensor 42. As described above, the value can be set in advance based on experiments, calculations, simulations, or the like.
  • control device 41 (more specifically, the playback controller 41C)
  • the same step number is assigned to the same process as the process of the flowchart of FIG. 4 of the first embodiment described above. That is, the process in step 1-9 in FIG. 7 is the same as the process in step 1-9 in FIG.
  • the controller 41 is activated by turning on a key switch (key on) provided in the driver's seat, that is, by energizing an accessory before starting the engine 13.
  • a key switch key on
  • the atmospheric pressure sensor pressure value Pair is detected. That is, the detection value (atmospheric pressure Pair) of the atmospheric pressure sensor 42 is read.
  • step 12 it is determined whether or not initial learning has already been performed. That is, it is determined whether or not the processes of steps 13, 14, and 15 have already been performed after the process of FIG.
  • the initial learning is performed once every time the key is turned on, for example. If “YES” in step 12, that is, if it is determined that the initial learning has already been performed, the process proceeds to step 3. If “NO” in step 12, that is, if it is determined that initial learning has not yet been performed, the process proceeds to step 13.
  • the sensor short circuit is detected (determining whether there is an abnormality in the sensor short circuit). That is, a sensor short circuit of the filter inlet side pressure sensor 34 (and the EGR valve inlet side pressure sensor 22 if necessary) is detected. Specifically, it is determined whether or not the detection value (pressure value) of the filter inlet side pressure sensor 34 (and the EGR valve inlet side pressure sensor 22 if necessary) is below the sensor short-circuit detection threshold value in FIG.
  • the value of the sensor short-circuit detection threshold can be set in advance based on experiments, calculations, simulations, or the like so that the sensor short-circuit can be detected with high accuracy.
  • step 14 detection of sensor disconnection (that is, determination of presence / absence of abnormality of sensor disconnection) is performed. That is, the sensor disconnection of the filter inlet side pressure sensor 34 (and the EGR valve inlet side pressure sensor 22 if necessary) is detected. Specifically, it is determined whether or not the detection value (pressure value) of the filter inlet side pressure sensor 34 (and the EGR valve inlet side pressure sensor 22 as necessary) exceeds the sensor disconnection detection threshold value of FIG.
  • the sensor disconnection detection threshold value can be set in advance based on experiments, calculations, simulations, or the like so that the sensor short circuit can be detected with high accuracy.
  • step 14 determines whether there is an abnormality in the filter inlet side pressure sensor 34 by comparing the pressure value of the filter inlet side pressure sensor 34 (filter inlet side pressure value P 1) with the detected value of the atmospheric pressure sensor 42 (atmospheric pressure Pair). To do.
  • step 14 determines whether abnormality in the pressure value is a short circuit abnormality or a pressure value abnormality. If “YES” in step 14, that is, if it is determined that there is no abnormality in the pressure value, the process proceeds to step 3. On the other hand, if it is determined “NO” in steps 13, 14, 15, that is, it is determined that there is a short circuit abnormality, a disconnection abnormality, or a pressure value abnormality, the process proceeds to step 16. In this case, it is considered that the filter inlet side pressure sensor 34 is malfunctioning (short circuit abnormality, disconnection abnormality, or pressure value abnormality). For this reason, in step 16, it is determined that there is an abnormality in the initial learning of the filter inlet side pressure sensor 34. In the subsequent step 17, the operator is prompted to inspect and replace the sensor.
  • the fact that the initial learning of the filter inlet side pressure sensor 34 is abnormal is displayed on a monitor that is an alarm 37. Then, the process is terminated via a return. In this case, for example, it is possible to perform fail-safe processing such as preventing the engine 13 from starting or limiting the output of the engine 13 until sensor inspection or sensor replacement is performed.
  • FIG. 8 shows an example of a time change of the key switch (key SW), ECU power supply (power supply for the control device 38), engine speed, atmospheric pressure sensor pressure value Pair, exhaust manifold pressure value Pe, and filter upstream pressure value P1. Show.
  • key switch key SW
  • ECU power supply power supply for the control device 38
  • engine speed atmospheric pressure sensor pressure value Pair
  • exhaust manifold pressure value Pe exhaust manifold pressure value Pe
  • the key switch is turned on and electric power is supplied to the control device 41, detection by the atmospheric pressure sensor 42, the EGR valve inlet side pressure sensor 22, and the filter inlet side pressure sensor 34 is started.
  • the initial learning process in steps 13 to 15 in FIG. 7 is performed. This initial learning is performed, for example, in the first control cycle when the key switch is turned on.
  • the pressure value of the filter inlet side pressure sensor 34 (filter inlet side pressure value P1) and the detected value of the atmospheric pressure sensor 42 (atmospheric pressure Pair) are substantially the same during initial learning. Therefore, it is determined that there is no abnormality in the filter inlet side pressure sensor 34. However, if the filter inlet side pressure sensor 34 subsequently malfunctions, the filter upstream pressure value P1 increases. At this time, if the difference ⁇ Pa between the filter upstream pressure value P1 and the exhaust manifold pressure value Pe becomes equal to or greater than the malfunction determination threshold value ⁇ Pt, “YES” is determined in the step 5.
  • the processing in step 7 indicates that a malfunction has occurred on the monitor which is the alarm device 37, and the processing in step 8 causes the pressure value P1 of the filter inlet side pressure sensor 34 to be the pressure value of the EGR valve inlet side pressure sensor 22.
  • Pe is substituted.
  • the first estimated collection amount H1 is estimated (calculated) based on the exhaust manifold pressure value Pe. That is, although a specific process is omitted, if “YES” is determined in Step 5, the exhaust manifold pressure value Pe is continuously substituted thereafter. For this reason, the excavator 1 can be started, operated, and operated (continued).
  • an atmospheric pressure sensor 42 for detecting atmospheric pressure is connected to the control device 41 (reproduction controller 41C). Then, the control device 41 (regeneration controller 41 ⁇ / b> C) determines the filter inlet based on the pressure value Pair detected by the atmospheric pressure sensor 42 and the pressure value P ⁇ b> 1 detected by the filter inlet side pressure sensor 34 before starting the engine 13. It is determined whether or not the side pressure sensor 34 is malfunctioning (step 15 in FIG. 7). In this case, the control device 41 (regeneration controller 41C) determines whether or not the filter inlet side pressure sensor 34 is malfunctioning even if it is determined that the malfunction is not malfunctioned by the process of step 15 in FIG. Perform (Step 3 and Step 5).
  • step 15 even if it is determined by the process of step 15 that the filter inlet side pressure sensor 34 is not malfunctioning before the engine 13 is started, the malfunction of the filter inlet side pressure sensor 34 is determined by step 3 and step 5. Can do. Thereby, it is possible to accurately determine whether the filter inlet side pressure sensor 34 is malfunctioning before or after the engine 13 is started.
  • the case where one control device 38, 41 is configured to correspond to the engine controller 38A, 41A, the EGR controller 38B, 41B, and the regeneration controller 38C, 41C has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this.
  • the engine controller, the EGR controller, and the regeneration controller may be configured by separate controllers.
  • the engine controller and the EGR controller may be configured integrally, and a reproduction controller that is separate from the integrated controller may be provided. That is, whether the engine controller, the EGR controller, and the regeneration controller are integrated or separate can be changed as appropriate according to the specifications of the hydraulic excavator 1 and the like.
  • the present invention is not limited to this, and for example, a heater may be provided in the exhaust gas purification device, and the filter may be regenerated by heating the filter with this heater.
  • a heater may be provided in the exhaust gas purification device, and the filter may be regenerated by heating the filter with this heater.
  • an exhaust throttle valve is provided on the exhaust side of the engine and an intake throttle valve is provided on the intake side of the engine. By adjusting the opening of the exhaust throttle valve and the opening of the intake throttle valve, the regeneration of the filter is performed. It is good also as composition which performs. That is, various configurations capable of burning the particulate matter deposited on the filter can be adopted as the configuration for performing the regeneration.
  • the second estimated collection amount H2 has been described as an example in which the second estimated collection amount H2 is estimated based on the engine speed N, the fuel injection amount F, and the exhaust temperature.
  • the present invention is not limited to this.
  • the second estimated collection amount H2 is not only the engine speed, the fuel injection amount, and the exhaust temperature, but also the temperature of each part such as a filter, the state of the engine load, etc. It is good also as a structure performed using combining quantity (state quantity showing an operation state) etc. together.
  • 2nd estimated collection amount H2 is set. It is good also as a structure which uses only the 1st estimated collection amount H1 without using.
  • the exhaust gas purification device 27 is configured by the oxidation catalyst 29 and the filter 30 has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this.
  • a urea injection valve, a selective reduction catalyst device, and the like may be used in combination.
  • the hydraulic excavator 1 including the cab 9 surrounding the driver's seat 10 has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention can also be applied to a hydraulic excavator including a canopy that covers the driver's seat from above.
  • the hydraulic excavator 1 including the swing-type front device 6 that can swing (swing is possible) in the left and right directions has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention can also be applied to a hydraulic excavator having another type of front device, such as a hydraulic excavator having a mono-boom type front device and a hydraulic excavator having an offset type front device. it can.
  • the small excavator 1 has been described as an example, but the present invention may be applied to, for example, a medium or larger excavator.
  • the working tool of the front device 6 has been described by taking the hydraulic excavator 1 of the bucket 6D as an example, it is widely applied to various construction machines such as a demolition machine (demolition hydraulic excavator) using the working tool as a crusher. be able to.
  • each embodiment is an exemplification, and it is needless to say that partial replacement or combination of configurations shown in different embodiments is possible.

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Abstract

排気ガス浄化装置(27)のフィルタ(30)は、エンジン(13)から排出される排気ガス中の粒子状物質を捕集する。フィルタ入口側圧力センサ(34)は、フィルタ(30)の入口側(上流側)に設けられている。EGR弁入口側圧力センサ(22)は、EGR弁(20)の入口側に設けられている。制御装置(38)に内蔵された再生コントローラ(38C)は、フィルタ入口側圧力センサ(34)により検出された圧力値とEGR弁入口側圧力センサ(22)により検出された圧力値との差に基づいて、フィルタ入口側圧力センサ(34)が不調か否かを判定する。再生コントローラ(38C)は、フィルタ入口側圧力センサ(34)が不調と判定されたときは、EGR弁入口側圧力センサ22により検出された圧力値とフィルタ出口側圧力センサ(35)により検出された圧力値とに基づいて算出される差圧を用いて再生処理の制御を行う。

Description

建設機械
 本発明は、例えば、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には、原動機となるエンジンとして、ディーゼルエンジンが搭載されている。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、建設機械では、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、フィルタの再生は、粒子状物質がフィルタに過剰に堆積(過堆積)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おそれがある。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(算出)し、その捕集量が過剰になる前に、即ち、予め設定した閾値に達したときに、再生を自動的に行うように構成している(特許文献2)。
 ここで、排気ガス浄化装置には、各種センサ類が設けられている。一方、建設機械の狭い搭載スペース内では、エンジンの発熱だけでなく、排気ガス浄化装置も高温となる。このため、熱に弱い電子部品は、エンジンおよび排気ガス浄化装置からの発熱の影響を受ける可能性がある。また、建設機械の走行時や作業時に生じる振動により、センサ基板やハーネス連結部が緩む等の悪影響を受ける可能性がある。
 排気ガス浄化装置に設けられた各種センサ類が、故障または誤動作により障害が発生した場合、排気ガス浄化装置のフィルタに捕集された粒子状物質の捕集量の推定が正しく行えなくなる可能性がある。このような場合、排気ガス浄化装置の再生処理の誤動作やフィルタの過度の温度上昇による溶損に繋がるおそれがある。
 これに対して、例えば、特許文献2には、補正量推定の算出精度に及ぼすデバイスの異常が検出されたとき、フェールセーフ制御により直ちにエンジンの出力トルクを制御し、その後に運転を停止する技術が開示されている。
特開2010-65577号公報 特開2006-322375号公報
 排気ガス浄化装置に設けられた各種センサ類の故障または誤動作による障害に伴って、粒子状物質の捕集量の推定が正しく行えなくなると、例えば、粒子状物質の過捕集まで十分な余裕があっても、強制的に再生処理を促す処理が行われてしまう可能性がある。また、フェールセーフ制御により燃料噴射量を直ちに制限すると、例えば、作業現場から建設機械を整備場所まで運転しようとしても、エンジンが停止(ストール)してしまい、建設機械を移動することができなくなる可能性がある。
 本発明の目的は、排気ガス浄化装置のセンサ(フィルタ入口側センサ)が不調になっても作業を継続することができる建設機械を提供することにある。
 本発明の建設機械は、車体に搭載されたエンジンと、前記エンジンの制御を行うエンジンコントローラと、前記エンジンに外気を吸入するための吸気マニホルドと、前記エンジンから排気ガスを排出するための排気マニホルドと、前記排気マニホルドの排気ガスの一部を前記排気マニホルドから前記吸気マニホルドに還流させるためのEGR管と、前記EGR管に設けられ、前記EGR管を通過する排気ガスの流量を調整するEGR弁と、前記EGR弁の入口側に設けられたEGR弁入口側圧力センサと、前記EGR弁の出口側に設けられたEGR弁出口側圧力センサと、前記EGR弁入口側圧力センサにより検出された圧力値と前記EGR弁出口側圧力センサにより検出された圧力値とに基づいてこれらの圧力値の差圧を算出し、この差圧に基づいて、前記EGR弁の開度の制御を行うEGRコントローラと、前記エンジンの排気側に設けられ、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フィルタを有している排気ガス浄化装置と、前記排気ガス浄化装置の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、前記フィルタの再生処理を行う再生装置とを備え、前記再生装置は、前記フィルタの入口側に設けられたフィルタ入口側圧力センサと、前記フィルタの出口側に設けられたフィルタ出口側圧力センサと、前記フィルタ入口側圧力センサにより検出された圧力値と前記フィルタ出口側圧力センサにより検出された圧力値とに基づいてこれらの圧力値の差である差圧を算出し、この差圧に基づいて、前記フィルタの再生処理の制御を行う再生コントローラとを有してなる。
 そして、上述した課題を解決するために、本発明の建設機械は、前記再生コントローラは、前記フィルタ入口側圧力センサにより検出された圧力値と前記EGR弁入口側圧力センサにより検出された圧力値との差に基づいて、前記フィルタ入口側圧力センサの不調の判定を行い、前記フィルタ入口側圧力センサが不調と判定されたときは、前記EGR弁入口側圧力センサにより検出された圧力値と前記フィルタ出口側圧力センサにより検出された圧力値とに基づいて算出される差圧を用いて再生処理の制御を行う。
 本発明によれば、フィルタ入口側センサが不調になっても作業を継続することができる。
 即ち、再生コントローラは、フィルタ入口側圧力センサが不調と判定すると、再生装置に用いる圧力センサとしてEGR弁入口側圧力センサをフィルタ入口側圧力センサに代わって用いる。即ち、EGR弁入口側圧力センサにより検出された圧力値とフィルタ出口側圧力センサにより検出された圧力値とに基づいて算出される差圧を用いて再生処理の制御を行う。このため、フィルタ入口側圧力センサの不調をEGR弁入口側圧力センサで補うことにより、運転を継続することができる。これにより、フィルタ入口側圧力センサが不調になっても、オペレータは、建設機械による作業を継続することができる。
実施の形態によ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。 第1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、制御装置等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。 排気マニホルド圧力、フィルタ上流側圧力の時間変化の一例を示す特性線図である。 第2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、制御装置等を示す構成図である。 図6中の制御装置による制御内容を示す流れ図である。 キースイッチ、ECU電源、エンジン回転数、大気圧センサ圧力、排気マニホルド圧力、フィルタ上流側圧力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、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。
 なお、本実施の形態では、小型の油圧ショベルのうち、後方に取付けられたカウンタウエイトが円弧状に形成されると共に、上部旋回体の後側を下部走行体の車幅内に収まる状態で旋回可能な後方超小旋回機を例示している。一方、小型の油圧ショベルとしては、上部旋回体の全体が平面視で円形状に形成されると共に、上部旋回体および仰動させた状態(小旋回姿勢)のフロント装置が下部走行体の車幅内に収まる状態で旋回可能(例えば、車幅の120%ないし130%以内で上部旋回体およびフロント装置を全旋回させることが可能)な超小旋回機(例えば、超小旋回型のオフセット式油圧ショベル)に適用することもできる。
 図1ないし図5は、第1の実施の形態を示している。図1において、建設機械としての油圧ショベル1は、狭い作業現場での作業に適したミニショベルと呼ばれる小型の油圧ショベルである。このような小型の油圧ショベル1は、例えば、トラックに積載されて作業現場に搬送され、市街地における道路脇の側溝堀作業、建物の内部の解体作業等の狭い場所での掘削作業に用いられる。このため、小型の油圧ショベル1は、例えば機械重量が0.7~8トン程度までに抑えられている。
 油圧ショベル1は、キャブ仕様の油圧ショベルとして構成されている。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、下部走行体2に上,下方向の揺動可能に設けられた排土装置3と、下部走行体2上に旋回装置4を介して旋回可能に設けられた上部旋回体5と、上部旋回体5に俯仰の動作が可能に設けられたフロント装置6とを含んで構成されている。
 下部走行体2と上部旋回体5は、油圧ショベル1の車体を構成している。そして、車体を構成する上部旋回体5の前側に、フロント装置6が取付けられている。油圧ショベル1は、フロント装置6を用いて土砂の掘削作業を行うことができ、排土装置3を用いて掘削した土砂等を排土する排土作業や除雪作業等を行うことができる。
 ここで、フロント装置6は、スイングポスト式の作業装置(フロント作業機)として構成されている。フロント装置6は、例えば、スイングポスト6A、ブーム6B、アーム6C、作業具としてのバケット6D、フロント装置6を左,右に揺動するスイングシリンダ6E(図2参照)、ブームシリンダ6F、アームシリンダ6Gおよびバケットシリンダ6H等を備えている。一方、上部旋回体5は、旋回フレーム7、外装カバー8、キャブ9およびカウンタウエイト12を含んで構成されている。
 旋回フレーム7は、上部旋回体5の支持構造体を形成している。旋回フレーム7は、旋回装置4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7には、その後部側にカウンタウエイト12、エンジン13が設けられ、左前側にはキャブ9が設けられ、右前側には燃料タンク25が設けられている。旋回フレーム7には、キャブ9の右側から後側にわたって外装カバー8が設けられている。外装カバー8は、旋回フレーム7、キャブ9およびカウンタウエイト12と共に、エンジン13、油圧ポンプ24、熱交換器26、排気ガス浄化装置27等を収容する空間を形成するものである。
 キャブ9は、旋回フレーム7の左前側に搭載されている。キャブ9の内部は、オペレータが搭乗する運転室を形成している。キャブ9の内部には、オペレータが着座する運転席10、各種の操作レバー11、後述する報知器37(図3参照)等が配設されている。
 カウンタウエイト12は、フロント装置6との重量バランスをとるものである。カウンタウエイト12は、エンジン13の後側に位置して旋回フレーム7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12の後面側は、円弧状をなして形成されている。これにより、カウンタウエイト12は、下部走行体2の車体幅内に収まる構成となっている。
 エンジン13は、旋回フレーム7の後側に横置き状態で配置されている。エンジン13は、原動機(駆動源)として油圧ショベル1の車体(上部旋回体5)に搭載されている。エンジン13は、内部の燃焼室で燃料を燃焼させる内燃機関であり、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13には、外気を吸込む吸気管14(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17とが設けられている。
 吸気管14は、複数の分岐管を含んで構成される吸気マニホルド14Aを有している。吸気マニホルド14Aは、エンジン13の燃焼室に外気を吸入するためのもの(インテークマニホルド)である。吸気管14の先端側には、外気を清浄化するエアクリーナ15が接続して設けられている。また、吸気管14の途中部位には、後述の制御装置38からの制御信号により開,閉弁される吸気絞り弁16が設けられている。吸気絞り弁16は、吸気管14を通過する外気、即ち、エンジン13に供給する外気の流量を調整する。
 一方、排気管17は、複数の分岐管を含んで構成される排気マニホルド17Aを有している。排気マニホルド17Aは、エンジン13の燃焼室から排気ガスを排出するためのもの(エキゾーストマニホルド)である。排気管17には、後述の排気ガス浄化装置27が接続して設けられている。
 ここで、エンジン13は、燃料の噴射により駆動される。即ち、エンジン13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を含む燃料噴射装置18(図3参照)により可変に制御される。燃料噴射装置18は、後述の制御装置38から出力される制御信号に基づいて、エンジン13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18は、制御装置38等と共に、後述の再生装置31を構成している。燃料噴射装置18は、制御装置38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。このポスト噴射により、排気ガスの温度を上昇させ、排気ガス浄化装置27の粒子状物質除去フィルタ30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。
 EGR管19は、排気管17と吸気管14との間に設けられた還流管である。即ち、EGR管19は、エンジン13から排気管17内に排出される排気ガスの一部を吸気管14に還流(EGR:排気再循環)させるものである。換言すれば、EGR管19は、排気マニホルド17Aの排気ガスの一部を排気マニホルド17Aから吸気マニホルド14Aに還流させるものである。EGR管19の途中部位には、後述の制御装置38からの制御信号により開,閉弁されるEGR弁20が設けられている。EGR弁20は、EGR管19を通過する排気ガスの流量を調整する。即ち、EGR弁20は、排気管17から吸気管14に還流する排気ガスの還流量を調節する排気還流弁であり、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NOxを低減することができる。
 この場合、EGR管19には、EGR弁20の入口側(上流側、排気側)の圧力と出口側(下流側、吸気側)の圧力との差であるEGR差圧を検出するために、EGR差圧センサ21が設けられている。EGR差圧センサ21は、EGR弁20の入口側に設けられたEGR弁入口側圧力センサ22と、EGR弁20の出口側に設けられたEGR弁出口側圧力センサ23とを含んで構成されている。EGR差圧センサ21、即ち、EGR弁入口側圧力センサ22およびEGR弁出口側圧力センサ23は、後述の制御装置38に電気的に接続されている。制御装置38は、EGR弁入口側圧力センサ22により検出される圧力値とEGR弁出口側圧力センサ23とにより検出される圧力値とから差圧を算出すると共に、該差圧に基づいてEGR弁20の開度の制御を行う。
 油圧ポンプ24は、エンジン13の左側に取付けられている。油圧ポンプ24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24は、エンジン13によって駆動されることにより、複数のコントロールバルブによって構成される制御弁装置(図示せず)に向けて圧油(作動油)を吐出する。油圧ポンプ24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24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。
 燃料タンク25は、キャブ9の右側に位置して旋回フレーム7上に設けられている。燃料タンク25は、図示しない作動油タンク等と共に外装カバー8に覆われている。燃料タンク25は、例えば直方体状の耐圧タンクとして形成され、エンジン13に供給される燃料を貯えるものである。
 熱交換器26は、エンジン13の右側に位置して旋回フレーム7上に設けられている。熱交換器26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。熱交換器26は、エンジン13の冷却水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)の冷却等も行うものである。
 次に、エンジン13から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置27について説明する。
 排気ガス浄化装置27は、エンジン13の排気側に設けられている。図2に示すように、排気ガス浄化装置27は、エンジン13の上部左側で、例えば油圧ポンプ24の上側となる位置に配設され、その上流側はエンジン13の排気管17が接続されている。排気ガス浄化装置27は、排気管17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。より具体的には、粒子状物質除去フィルタ30によってエンジン13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13は、高効率で耐久性にも優れている。しかし、エンジン13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17に取付けられる排気ガス浄化装置27は、排気ガス中の一酸化炭素(CO)等を酸化して除去する酸化触媒29と、排気ガス中の粒子状物質(PM)を捕集して除去する粒子状物質除去フィルタ30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27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28を有している。ケーシング28内には、DOCと呼ばれる酸化触媒29と、DPFと呼ばれるフィルタとしての粒子状物質除去フィルタ30(以下、フィルタ30という)とが取外し可能に収容されている。排出口28Aは、フィルタ30よりも下流側に位置してケーシング28の出口側に接続されている。排出口28A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。
 酸化触媒29は、例えばケーシング28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29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29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、例えば、一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2)として除去するものである。
 一方、フィルタ30は、ケーシング28内で酸化触媒29の下流側に配置されている。フィルタ30は、エンジン13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、フィルタ30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、フィルタ30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31の再生処理によって燃焼して除去される。この結果、フィルタ30は再生される。
 次に、フィルタ30の再生を行う再生装置31について説明する。
 再生装置31は、排気ガス浄化装置27のフィルタ30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30の再生を行う。再生装置31は、前述の燃料噴射装置18、後述の回転センサ32,33、圧力センサ34,35、制御装置38を含んで構成されている。再生装置31は、後述の制御装置38の判定により、オペレータの操作に基づくことなくフィルタ30の再生を自動で行う。即ち、再生装置31は、制御装置38の指令信号(制御信号)に応じて燃料噴射装置18によりポスト噴射を行う。このポスト噴射により、後述するように、排気管17内の排気ガスの温度を上昇させ、フィルタ30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。
 回転センサ32,33は、エンジン13の回転数Nおよびピストンの位置を検出するものである。この場合、一方の回転センサ32は、例えば、エンジン13のフライホイール部に設けられ、エンジンの回転数N(または回転速度)の検出に用いられる。他方の回転センサ33は、例えば、エンジン13のギヤケースに設けられ、エンジン気筒の識別(どのピストンが上死点であるか否か等の検知)に用いられる。回転センサ32は、エンジン13の回転数Nを検出し、その検出信号を制御装置38に出力する。回転センサ33は、カムセンサとも呼ばれ、エンジン13のピストンの位置に対応する回転位置を検出し、その検出信号を制御装置38に出力する。
 制御装置38は、例えば、回転センサ33で検出したピストンの位置(に対応する回転位置)に基づいて、燃料噴射装置18による燃料噴射のタイミングを判定し、燃料噴射装置18に対して必要な燃料噴射の指令を出力する。また、制御装置38は、例えば、回転センサ32で検出したエンジン回転数Nと、燃料噴射装置18で噴射された燃料噴射量Fと、排気ガス浄化装置27内に設けられた排気温センサ(図示せず)で検出した排気温度(排気ガス温度)とに基づいて、フィルタ30に捕集される粒子状物質の捕集量を推定する。さらに、制御装置38は、その推定捕集量である第1の推定捕集量H1に基づいて、フィルタ30の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13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。さらに、燃料噴射量Fは、例えば、制御装置38から燃料噴射装置18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34,35は、排気ガス浄化装置27のケーシング28に設けられている。圧力センサ34,35は、フィルタ30の入口側(上流側)の圧力と出口側(下流側)の圧力との差であるDPF差圧を検出するためのDPF差圧センサ36を構成している。この場合、図3に示すように、フィルタ入口側圧力センサ34は、フィルタ30の入口側(上流側)に設けられており、フィルタ出口側圧力センサ35は、フィルタ30の出口側(下流側)に設けられている。フィルタ入口側圧力センサ34およびフィルタ出口側圧力センサ35は、制御装置38に電気的に接続されており、フィルタ入口側圧力センサ34の検出信号およびフィルタ出口側圧力センサ35の検出信号は、制御装置38に出力される。
 制御装置38は、フィルタ入口側圧力センサ34で検出したフィルタ入口側の圧力値P1とフィルタ出口側圧力センサ35で検出したフィルタ出口側の圧力値P2とから差圧ΔPhを算出する。これと共に、制御装置38は、差圧ΔPhと排気ガスの温度と排気ガス流量とに基づいて、フィルタ30に捕集される粒子状物質の捕集量を推定する。制御装置38は、その推定捕集量である第1の推定捕集量H1に基づいて、フィルタ30の再生を行うか否かの判定を行うことができる。
 報知器37は、キャブ9内で運転席10の近傍に設けられている。報知器37は、制御装置38に電気的に接続されている。報知器37は、制御装置38からの指令(報知信号)に基づいて、オペレータに必要な情報を報知する。例えば、報知器37は、後述するように、フィルタ入口側圧力センサ34に不調がある旨、EGR弁入口側圧力センサ22をフィルタ入口側圧力センサ34に代わって用いている旨等を報知する。ここで、報知器37は、報知音を発するブザー、報知内容を表示するライト、モニタ等により構成することができる。報知器37は、例えば、制御装置38がフィルタ入口側圧力センサ34に不調があると判定した場合に、制御装置38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。実施の形態では、報知器37は、オペレータに対する報知内容を表示するモニタより構成している。
 次に、エンジン13、EGR弁20、再生装置31等の制御を行う制御装置38について説明する。
 制御装置38は、マイクロコンピュータ、電源回路、駆動回路等を含んで構成されたコントロールユニット(ECU)である。制御装置38は、エンジン制御を行うエンジンコントローラ38Aと、EGR弁20の開度の制御を行うEGRコントローラ38Bと、フィルタ30の再生処理の制御を行う再生コントローラ38Cとを兼ねている。即ち、制御装置38は、エンジンコントローラ38Aの機能と、EGRコントローラ38Bの機能と、再生コントローラ38Cの機能とを内蔵している。
 実施の形態では、エンジンコントローラ38AとEGRコントローラ38Bと再生コントローラ38Cとを1つの制御装置38、即ち、1つのコントロールユニットとして構成している。しかし、例えば、エンジンコントローラ38AとEGRコントローラ38Bと再生コントローラ38Cとをそれぞれ別体のコントローラにより構成してもよい。この場合は、それぞれのコントローラ38A,38B,38C間は、通信線等を介して接続することにより、コントローラ間で相互通信(多重通信)が可能となるように構成する。
 いずれにしても、エンジンコントローラ38Aが内蔵された制御装置38は、吸気絞り弁16の開度、吸気燃料噴射装置18の燃料噴射タイミング、燃料噴射量等を可変に調整することにより、エンジン13の制御を行う。EGRコントローラ38Bが内蔵された制御装置38は、EGR弁入口側圧力センサ22とEGR弁出口側圧力センサ23とにより検出される差圧に基づいて、EGR弁20の開度の制御を行う。この場合、制御装置38(EGRコントローラ38B)は、EGR弁入口側圧力センサ22により検出された圧力値とEGR弁出口側圧力センサ23により検出された圧力値とに基づいてこれらの圧力値の差である差圧を算出し、この差圧に基づいて、EGR弁20の開度の制御を行う。再生コントローラ38Cが内蔵された制御装置38は、フィルタ入口側圧力センサ34とフィルタ出口側圧力センサ35とにより検出される差圧に基づいて、フィルタ30の再生処理の制御を行う。この場合、制御装置38(再生コントローラ38C)は、フィルタ入口側圧力センサ34により検出された圧力値P1とフィルタ出口側圧力センサ35により検出された圧力値P2とに基づいてこれらの圧力値の差である差圧ΔPhを算出し、この差圧ΔPhに基づいて、フィルタ30の再生処理の制御(例えば、再生処理の開始の判定)を行う。
 このために、制御装置38は、その入力側が燃料噴射装置18、EGR弁入口側圧力センサ22、EGR弁出口側圧力センサ23、回転センサ32,33、フィルタ入口側圧力センサ34、フィルタ出口側圧力センサ35、図示しないエアフロメータ(空気流量計)、排気温センサ等と電気的に接続されている。一方、制御装置38の出力側は、燃料噴射装置18、吸気絞り弁16、EGR弁20、報知器37等と電気的に接続されている。
 制御装置38を構成するマイクロコンピュータは、例えば、CPU(演算装置)に加え、ROM,RAM等からなる記憶部としてのメモリ38Dを有している。メモリ38D内には、後述の図4に示す処理フローを実行するための処理プログラム、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、予め設定された再生開始閾値Hs、再生終了閾値He、EGR弁入口側圧力センサ22の圧力値とフィルタ入口側圧力センサ34の圧力値との関係等が格納されている。
 ここで、第1のマップは、フィルタ30の差圧ΔPh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、差圧ΔPhと排気ガスの流量と第1の推定捕集量H1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、排気ガスの流量は、例えばエンジン回転数Nと燃料噴射量Fとから求めることができる。フィルタ30の差圧ΔPhは、フィルタ入口側圧力センサ34で検出した入口側の圧力(圧力値)をP1とし、フィルタ出口側圧力センサ35で検出した出口側の圧力(圧力値)をP2とした場合に、下記の数1式により算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 一方、第2のマップは、エンジン13の回転数Nと燃料噴射量Fとに基づいてエンジン13から排出される粒子状物質の排出量Hmを求めるためのものである。具体的には、第2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、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、第2の推定捕集量をH2とし、第2のマップにより求められた粒子状物質の排出量の積算値をHmとし、再生によりフィルタ30から除去される粒子状物質の量(再生量)の積算値をJとした場合に、下記の数2式として表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 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転換率との関係から算出することができる。
 再生開始閾値Hsは、フィルタ30の再生処理(ポスト噴射による粒子状物質の燃焼)を開始するか否かを判定するための推定捕集量Hの閾値(再生開始値)である。即ち、再生開始閾値Hsは、上述の第1のマップにより推定された第1の推定捕集量H1、および/または、上述の第2のマップと計算式により推定された第2の推定捕集量H2が、再生開始閾値Hs以上になったときに、再生が必要と判定するための判定値となる。換言すれば、再生開始閾値Hsは、フィルタ30に捕集された粒子状物質が該フィルタ30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、再生開始閾値Hsは、再生処理を適切な状態、例えば、フィルタ30に十分な粒子状物質が捕集された状態で開始できるように、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。
 再生終了閾値Heは、フィルタ30の再生処理を終了するか否かを判定するための推定捕集量Hの閾値(再生終了値)である。即ち、再生終了閾値Heは、フィルタ30の再生処理が行われているときに、上述の第1のマップにより推定された第1の推定捕集量H1、および/または、上述の第2のマップと計算式により推定された第2の推定捕集量H2が、再生終了閾値He以下になると、フィルタ30の粒子状物質が十分に燃焼し除去されたと判定するための判定値となる。換言すれば、再生終了閾値Heは、フィルタ30の粒子状物質の量が十分に低い残存量まで低減したか否かを判定する判定値である。このために、再生終了閾値Heは、再生処理を適切な状態、例えば、フィルタ30の粒子状物質の量が十分に低い残存量まで低減した状態で終了できるように、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。
 制御装置38(より具体的には、制御装置38に内蔵された再生コントローラ38C)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の制御を行う。この場合、制御装置38は、フィルタ30に捕集された粒子状物質の捕集量に基づいて再生の開始と終了の処理(制御)を行う。即ち、制御装置38は、フィルタ30に捕集された粒子状物質の捕集量を推定する(PM演算部)。この捕集量の推定は、少なくともフィルタ30の差圧ΔPh、即ち、フィルタ入口側圧力センサ34により検出されたフィルタ入口側圧力値(P1)とフィルタ出口側圧力センサ35により検出されたフィルタ出口側圧力値(P2)との差である差圧(ΔPh=P1-P2)に基づいて推定することができる(第1の捕集量推定部)。この差圧(ΔPh=P1-P2)に基づいて推定された捕集量、即ち、第1の捕集量推定部により推定された捕集量は、第1の推定捕集量とする。また、捕集量の推定は、少なくともエンジン回転数Nと燃料噴射量F(と必要に応じて排気温度)に基づいて推定することができる(第2の捕集量推定部)。このエンジン回転数Nと燃料噴射量Fとに基づいて推定された捕集量、即ち、第2の捕集量推定部により推定された捕集量は、第2の推定捕集量とする。
 捕集量の推定は、第1の捕集量推定部と第2の捕集量推定部との何れか一方を用いて、または、両方を用いて行うことができる。運転状況に応じて、そのときの精度の高い推定手段を用いるようにしてもよい。さらに、第1,第2の捕集量推定部以外の推定方法、推定処理、推定手段、推定回路を用いて粒子状物質の捕集量を推定してもよい。実施の形態では、制御装置38は、第1の捕集量推定部と第2の捕集量推定部との両方を備えている。
 制御装置38は、推定された捕集量を推定捕集量Hとすると、該推定捕集量Hを用いてフィルタ30の再生を開始するか否かの判定を行う(再生開始判定部)。即ち、制御装置38は、推定捕集量H、より具体的には、第1の捕集量推定部により推定される第1の推定捕集量H1と第2の捕集量推定部により推定される第2の推定捕集量H2とのうちの少なくとも何れか一方が、予め設定した捕集量閾値(再生開始閾値Hs)以上となったときに、フィルタ30の再生を開始するとの判定をする(再生判定部)。次に、制御装置38は、再生開始の判定(再生開始閾値Hs以上となったこと)に基づき、例えば燃料噴射装置18にポスト噴射する旨の制御信号を出力し、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開始する。
 一方、制御装置38は、推定捕集量Hを用いてフィルタ30の再生を終了するか否かの判定を行う(再生終了判定部)。例えば、制御装置38は、推定捕集量H(第1の推定捕集量H1と第2の推定捕集量H2とのうちの少なくとも何れか一方)が、予め設定した捕集量閾値(再生終了閾値He)以下になったときに、フィルタ30の再生を終了するとの判定をする(再生判定部)。制御装置38は、再生を終了する(再生終了閾値He以下になった)と判定したときは、例えば燃料噴射装置18にポスト噴射を終了する旨の制御信号を出力し、自動再生処理の制御を終了する。
 このように、制御装置38は、フィルタ30の再生を行うために、即ち、再生の開始の判定、再生の終了の判定等を行うために、第1の捕集量推定部と、第2の捕集量推定部と、再生判定部(再生開始判定部、再生終了判定部)とを備えている。そして、制御装置38は、再生の開始の判定に基づいて、燃料噴射装置18でポスト噴射の処理を開始し、再生の終了の判定に基づいて、燃料噴射装置18でポスト噴射の処理を終了する。
 なお、実施の形態では、フィルタ30の再生(即ち、フィルタ30に堆積した粒子状物質の燃焼)を、ポスト噴射により排気ガスの温度を上昇させることにより行う構成としているが、これに限るものではない。例えば、排気ガス浄化装置27にヒータを設けると共に、このヒータでフィルタを加熱する等により、フィルタ30に堆積した粒子状物質を燃焼させてもよい。また、例えば、排気側に排気絞り弁を設けると共に、この排気絞り弁の開度と吸気絞り弁16の開度とを調整することにより、フィルタ30に堆積した粒子状物質を燃焼させてもよい。
 ところで、排気ガス浄化装置27に設けられた各種センサが故障または誤動作すると、粒子状物質の捕集量の推定が正しく行えなくなる可能性がある。例えば、フィルタ入口側センサ34が不調(例えば、断線、短絡、故障、誤動作、障害、異常等を含む)になると、粒子状物質の捕集量の推定が正しく行えなくなる可能性がある。この場合、再生処理の判定を継続すると、例えば、粒子状物質の過捕集まで十分な余裕があっても、強制的に再生処理を促す処理が行われてしまう可能性がある。また、フィルタ入口側センサ34が不調になったことに伴って、フェールセーフ制御により燃料噴射量を直ちに制限することが考えられる。しかし、この場合は、例えば、作業現場から油圧ショベル1を整備場所まで運転しようとしても、エンジン13が停止(ストール)してしまい、油圧ショベル1を移動することができなくなる可能性がある。
 そこで、実施の形態では、制御装置38(より具体的には、制御装置38に内蔵された再生コントローラ38C)は、フィルタ入口側圧力センサ34の圧力値とEGR弁入口側圧力センサ22の圧力値との差に基づいて、フィルタ入口側圧力センサ34が不調か否かを判定する不調判定部(図4のステップ3およびステップ5)を備えている。また、制御装置38は、不調判定部により不調と判定されたときに、再生装置31に用いる圧力センサとしてEGR弁入口側圧力センサ22をフィルタ入口側圧力センサ34に代わって用いるセンサ代用部(図4のステップ8)を備えている。即ち、再生コントローラ38Cは、フィルタ入口側圧力センサ34により検出された圧力値とEGR弁入口側圧力センサ22により検出された圧力値との差に基づいて、フィルタ入口側圧力センサ34の不調の判定を行う。また、再生コントローラ38Cは、フィルタ入口側圧力センサ34が不調と判定したときは、再生装置31に用いる圧力センサとしてフィルタ入口側圧力センサ34に代えてEGR弁入口側圧力センサ22を用いて制御を行う。具体的には、再生コントローラ38Cは、フィルタ入口側圧力センサ34が不調と判定されたときは、EGR弁入口側圧力センサ22により検出された圧力値とフィルタ出口側圧力センサ35により検出された圧力値とに基づいて算出される差圧を用いて再生処理の制御を行う。この場合、第1の実施の形態では、再生コントローラ38Cの不調判定部は、例えば、エンジン13が駆動しているとき(即ち、駆動している間常に)フィルタ入口側圧力センサ34の不調の判定を行う。一方、再生コントローラ38Cは、フィルタ入口側圧力センサ34が不調でないと判定されたときは、フィルタ入口側圧力センサ34により検出された圧力値とフィルタ出口側圧力センサ35により検出された圧力値とに基づいて算出される差圧を用いて再生処理の制御を行う。
 ここで、再生コントローラ38Cの不調判定部は、フィルタ入口側圧力センサ34により検出された圧力値P1とEGR弁入口側圧力センサ22により検出された圧力値Peとの差ΔPa(=P1-Pe)が、予め設定した不調判定閾値ΔPt以上(ΔPa≧ΔPt)となったときに、フィルタ入口側圧力センサ34が不調と判定する(図4のステップ5)。具体的には、図5に示すように、フィルタ入口側圧力センサ34の圧力値であるフィルタ上流側圧力値P1がEGR弁入口側圧力センサ22の圧力値である排気マニホルド圧力値Peに対して不調判定閾値ΔPt以上大きくなったときに、フィルタ入口側圧力センサ34が不調と判定する。不調判定閾値ΔPtは、フィルタ上流側圧力値P1と排気マニホルド圧力値Peとの差ΔPaからフィルタ入口側圧力センサ34の不調を精度よく判定することができるように、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ことができる。
 一方、再生コントローラ38Cのセンサ代用部は、不調判定部により不調と判定されたときに、第1の捕集量推定部で用いるフィルタ入口側圧力値P1に代えて、EGR弁入口側圧力センサ22の圧力値Peを用いる。即ち、再生コントローラ38Cは、不調と判定されたときは、第1の推定捕集量H1を、EGR弁入口側圧力センサ22により検出された圧力値Peとフィルタ出口側圧力センサ35により検出された圧力値P2とに基づいて算出される差圧を用いて推定する。より具体的には、制御装置38のメモリ38Dには、フィルタ入口側圧力センサ34とEGR弁入口側圧力センサ22との両方が正常なときのフィルタ入口側圧力センサ34により検出された圧力値P1とEGR弁入口側圧力センサ22により検出された圧力値Peとの関係(相関関係)が記憶されている。
 ここで、EGR弁入口側圧力センサ22とフィルタ入口側圧力センサ34とが正常なときの排気マニホルド圧力値Peとフィルタ上流側圧力値P1との関係は、例えば、マップ、計算式、行列等としてメモリ38Dに記憶させておく。例えば、排気マニホルド圧力値Peとフィルタ上流側圧力値P1との差に対応するマップ(差圧マップ)としてメモリ38Dに記憶させることができる。このマップ、計算式、行列等は、排気マニホルド圧力値Peからフィルタ上流側圧力値P1に対応する圧力値P1′を精度よく求めることができるように、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。
 そして、再生コントローラ38Cのセンサ代用部は、不調判定部により不調と判定されたときに、メモリ38Dに記憶されたフィルタ入口側圧力センサ34の圧力値P1とEGR弁入口側圧力センサ22の圧力値Peとの関係(マップ)に基づいて、EGR弁入口側圧力センサ22により検出された圧力値Peからフィルタ入口側圧力センサ34の圧力値P1′を算出し、かつ、この算出した圧力値P1′をフィルタ入口側圧力センサ34の圧力値P1に代えて用いる。例えば、排気マニホルド圧力値Peから、この圧力値Peに対応する差圧を差圧マップから求め、この差圧を減算することにより、フィルタ入口側圧力センサ34の圧力値P1に対応する圧力値P1′を算出する。そして、再生コントローラ38Cは、この圧力値P1′を用いて、第1の推定捕集量H1を推定(算出)する。即ち、再生コントローラ38Cは、算出した圧力値P1′とフィルタ出口側圧力センサ35により検出された圧力値P2とに基づいて算出される差圧(ΔPh′=P1′-P2)を用いて第1の推定捕集量H1を推定(算出)する。そして、この推定した第1の推定捕集量H1を用いて再生処理の制御、即ち、再生処理を行うか否かの判定(再生処理の開始の判定)を行う。なお、制御装置38(より具体的には、再生コントローラ38C)で行われる制御処理(図4に示す処理)に関しては、後で詳しく述べる。
 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。
 機械重量が0.7~8トン程度の小型の油圧ショベル1は、例えば、トラックの荷台に積載された状態で作業現場まで搬送される。油圧ショベル1が作業現場に搬送されると、油圧ショベル1のオペレータは、上部旋回体5のキャブ9に搭乗し、エンジン13を始動して油圧ポンプ24を駆動する。これにより、油圧ポンプ24からの圧油は、制御弁装置を介してスイングシリンダ6E、ブームシリンダ6F、アームシリンダ6G、バケットシリンダ6Hを含む各種アクチュエータに供給される。キャブ9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9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、フロント装置6を俯仰の動作を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5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5を旋回駆動しながら側溝掘り等の掘削作業を行うことができる。
 エンジン13の運転時には、排気管17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27は、酸化触媒29によって排気ガス中の炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)を酸化除去することができる。フィルタ30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28Aを通じて外部に排出することができる。さらに、フィルタ30で捕集された粒子状物質は、再生装置31によって燃焼し除去され、フィルタ30は再生される。
 次に、制御装置38(より具体的には、再生コントローラ38C)により行われる制御処理について、図4の流れ図を用いて説明する。なお、図4の処理は、例えば、制御装置38に通電している間、制御装置38により所定の制御時間毎に(所定のサンプリング周波数で)繰り返し実行される。
 アクセサリの通電、または、エンジン13の始動により、制御装置38が起動される。この起動により、図4の処理動作がスタートすると、ステップ1では、排気マニホルド圧力を検知する。即ち、EGR弁入口側圧力センサ22の検出値(排気マニホルド圧力値Pe)を読込む。ステップ2では、フィルタ上流側圧力を検知する。即ち、フィルタ入口側圧力センサ34の検出値(フィルタ上流側圧力値P1)を読込む。ステップ3では、排気マニホルド圧力値Peがフィルタ上流側圧力値P1以上であるか否かを判定する。
 ステップ3で「YES」、即ち、排気マニホルド圧力値Peがフィルタ上流側圧力値P1以上である(Pe≧P1)と判定された場合は、ステップ4に進む。ステップ4では、第1の推定捕集量H1を推定する。この場合、即ち、ステップ3で「YES」と判定されてステップ4に進んだ場合は、フィルタ入口側圧力センサ34が正常であると考えられる。このため、この場合は、ステップ2で検出したフィルタ入口側圧力センサ34の検出値(フィルタ上流側圧力値P1)に基づいて、第1の推定捕集量H1を推定する。即ち、フィルタ入口側圧力センサ34が不調でないと判定されたときは、フィルタ入口側圧力センサ34により検出された圧力値P1とフィルタ出口側圧力センサ35により検出された圧力値P2とに基づいて算出される差圧(ΔPh=P1-P2)を用いて第1の推定捕集量H1を推定する。ステップ4で第1の推定捕集量H1を推定したら、ステップ9に進む。ステップ9では、再生処理の制御、具体的には、再生開始の判定を行う。例えば、ステップ9では、ステップ4で推定された第1の推定捕集量H1が、予め設定した再生開始閾値Hs以上であるか否かを判定する。そして、第1の推定捕集量H1が再生開始閾値Hs以上であると判定されたときは、再生処理を行ってからリターンに進む。即ち、この場合は、例えば、燃料噴射装置18でポスト噴射を開始し、排気ガスの温度を上昇させて、フィルタ30に堆積した粒子状物質を燃焼することにより、フィルタ30の再生処理を行う。一方、第1の推定捕集量H1が再生開始閾値Hs未満のときは、再生処理を行わずにリターンに進む。なお、ステップ9では、ステップ4で推定された第1の推定捕集量H1だけでなく、第2の推定捕集量H2も用いて再生開始の判定を行うことができる。いずれにしても、ステップ9で再生開始の判定を行うと共に必要に応じて再生処理を行ったら、リターンを介してスタートに戻り、ステップ1以降の処理を繰り返す。
 一方、ステップ3で「NO」、即ち、排気マニホルド圧力値Peがフィルタ上流側圧力値P1以上でない(フィルタ上流側圧力値P1が排気マニホルド圧力値Peよりも大きい、P1>Pe)と判定された場合は、ステップ5に進む。ステップ5では、排気マニホルド圧力値Peとフィルタ上流側圧力値P1との差ΔPa(=P1-Pe)がΔPt以上であるか否かを判定する。即ち、ステップ5では、フィルタ入口側圧力センサ34により検出された圧力値P1とEGR弁入口側圧力センサ22により検出された圧力値Peとの差ΔPaが、予め設定した不調判定閾値ΔPt以上であるか否かを判定する。
 ステップ5で「NO」、即ち、排気マニホルド圧力値Peとフィルタ上流側圧力値P1との差ΔPaが不調判定閾値ΔPt以上でない(ΔPa<ΔPt)と判定された場合は、ステップ4に進む。この場合も、フィルタ入口側圧力センサ34が正常(正常の範囲内)であると考えられる。このため、この場合も、ステップ4では、ステップ2で検出したフィルタ入口側圧力センサ34の検出値(フィルタ上流側圧力値P1)に基づいて、第1の推定捕集量H1を推定する。即ち、フィルタ入口側圧力センサ34により検出された圧力値P1とフィルタ出口側圧力センサ35により検出された圧力値P2とに基づいて算出される差圧(ΔPh=P1-P2)を用いて第1の推定捕集量H1を推定する。そして、続くステップ9では、再生開始の判定を行うと共に必要に応じて再生処理を行い、リターンする。
 一方、テップ5で「YES」、即ち、排気マニホルド圧力値Peとフィルタ上流側圧力値P1との差ΔPaが不調判定閾値ΔPt以上である(ΔPa≧ΔPt)と判定された場合は、ステップ6に進む。この場合は、フィルタ入口側圧力センサ34が不調であると考えられる。このため、ステップ6では、フィルタ入口側圧力センサ34が不調であると判定する。続くステップ7では、報知器37であるモニタに警告を表示する。即ち、報知器37の表示画面(モニタ)に、フィルタ入口側圧力センサ34が不調である旨を表示し、この旨をオペレータに報知する。この場合、続くステップ8でフィルタ上流側圧力値P1を排気マニホルド圧力値Peで代用するため、運転を制限する制御(例えば、燃料噴射量を直ちに制限するフェールセーフ制御)は行わない。
 続くステップ8では、排気マニホルド圧力値Peを代用する。即ち、ステップ8では、再生装置31に用いる圧力センサとしてEGR弁入口側圧力センサ22をフィルタ入口側圧力センサ34に代わって用いる。この場合、制御装置38は、メモリ38Dに予め記憶されたフィルタ入口側圧力センサ34の圧力値P1とEGR弁入口側圧力センサ22の圧力値Peとの関係に基づいて、EGR弁入口側圧力センサ22の圧力値Peからフィルタ入口側圧力センサ34の圧力値P1′を算出する。
 ステップ8で、圧力値P1′算出したら、ステップ4に進む。この場合、即ち、ステップ8からステップ4に進んだ場合は、フィルタ入口側圧力センサ34が不調である。このため、この場合は、ステップ8で算出した圧力値P1′に基づいて、第1の推定捕集量H1を推定する。即ち、フィルタ入口側圧力センサ34が不調と判定されたときは、EGR弁入口側圧力センサ22の圧力値Pe(より具体的には、圧力値Peと圧力値P1との関係から算出される圧力値P1′)とフィルタ出口側圧力センサ35により検出された圧力値P2とに基づいて算出される差圧(ΔPh′=P1′-P2)を用いて第1の推定捕集量H1を推定する。そして、続くステップ9では、再生開始の判定を行うと共に必要に応じて再生処理を行い、リターンする。
 図5は、排気マニホルド圧力値Peとフィルタ上流側圧力値P1の時間変化の一例を示している。EGR弁入口側圧力センサ22およびフィルタ入口側圧力センサ34が正常のときは、排気マニホルド圧力値Peに比較してフィルタ上流側圧力値P1が小さい。時間経過に伴って、フィルタ入口側圧力センサ34が不調になると、フィルタ上流側圧力値P1が上昇する。このとき、フィルタ上流側圧力値P1と排気マニホルド圧力値Peとの差ΔPaが不調判定閾値ΔPt以上となると、図4のステップ5で「YES」と判定される。これにより、ステップ7の処理により、報知器37であるモニタに不調の旨が表示され、ステップ8の処理により、フィルタ入口側圧力センサ34の圧力値P1がEGR弁入口側圧力センサ22の圧力値Peで代用される。即ち、ステップ4では、第1の推定捕集量H1が排気マニホルド圧力値Peに基づいて推定(算出)される。
 以上のように、第1の実施の形態によれば、制御装置38(より具体的には、制御装置38に内蔵された再生コントローラ38C)は、不調判定部となるステップ3およびステップ5により、フィルタ入口側圧力センサ34が不調と判定すると、センサ代用部となるステップ8(およびステップ8に続くステップ4)により、再生装置31に用いる圧力センサとしてEGR弁入口側圧力センサ22をフィルタ入口側圧力センサ34に代わって用いる。即ち、EGR弁入口側圧力センサ22により検出された圧力値Peとフィルタ出口側圧力センサ35により検出された圧力値P2とに基づいて算出される差圧ΔPh′を用いて再生処理の制御を行う。このため、フィルタ入口側圧力センサ34の不調をEGR弁入口側圧力センサ22で補うことにより、運転を継続することができる。これにより、フィルタ入口側圧力センサ34が不調になっても、オペレータは、油圧ショベル1による作業を継続することができる。
 第1の実施の形態によれば、制御装置38(再生コントローラ38C)は、エンジン13が駆動しているときにフィルタ入口側圧力センサ34の不調の判定を行う。このため、エンジン13が駆動しているときに、フィルタ入口側圧力センサ34が不調になっても、制御装置38(再生コントローラ38C)は、フィルタ入口側圧力センサ34に代わってEGR弁入口側圧力センサ22を用いることにより、エンジン13の駆動を継続することができる。これにより、油圧ショベル1による作業を継続することができる。
 第1の実施の形態によれば、制御装置38(再生コントローラ38C)は、ステップ5の処理により、フィルタ入口側圧力センサ34により検出された圧力値P1とEGR弁入口側圧力センサ22により検出された圧力値Peとの差ΔPaが、予め設定した不調判定閾値ΔPt以上となったときに、フィルタ入口側圧力センサ34が不調と判定する。このため、フィルタ入口側圧力センサ34の不調を、フィルタ入口側圧力センサ34の圧力値P1とEGR弁入口側圧力センサ22の圧力値Peとの2つの圧力値に基づいて精度よく判定することができる。
 第1の実施の形態によれば、制御装置38(再生コントローラ38C)は、第1の推定捕集量H1を推定(算出)する第1の捕集量推定部(ステップ4)と、第2の推定捕集量H2を推定(算出)する第2の捕集量推定部と、第1の推定捕集量H1と第2の推定捕集量H2とから再生処理の開始、終了を判定する再生判定部とをさらに備えている。そして、制御装置38(再生コントローラ38C)は、ステップ3およびステップ5により不調と判定されたときに、ステップ4で推定する第1の推定捕集量H1を、フィルタ入口側圧力値P1に代えてEGR弁入口側圧力センサ22の圧力値Peを用いて推定する。即ち、第1の推定捕集量H1を、EGR弁入口側圧力センサ22により検出された圧力値Peとフィルタ出口側圧力センサ35により検出された圧力値P2とに基づいて算出される差圧ΔPh′を用いて推定する。これにより、フィルタ入口側圧力センサ34が不調のときにも、EGR弁入口側圧力センサ22の圧力値Peに基づいて第1の捕集量の推定(第1の推定捕集量H1の算出)を継続することができる。これにより、フィルタ入口側圧力センサ34が不調になっても、再生処理を適切に行うことができ、油圧ショベル1による作業を継続することができる。
 第1の実施の形態によれば、制御装置38(再生コントローラ38C)のメモリ38Dには、フィルタ入口側圧力センサ34とEGR弁入口側圧力センサ22との両方が正常なときのフィルタ入口側圧力センサ34により検出された圧力値P1とEGR弁入口側圧力センサにより検出された圧力値Peとの関係(を示すマップ)が記憶されている。そして、制御装置38(再生コントローラ38C)は、ステップ3およびステップ5により不調と判定されたときに、メモリ38Dに記憶されたフィルタ入口側圧力センサ34の圧力値P1とEGR弁入口側圧力センサ22の圧力値Peとの関係(マップ)に基づいて、EGR弁入口側圧力センサ22により検出された圧力値Peからフィルタ入口側圧力センサ34の圧力値P1′を算出する。かつ、制御装置38(再生コントローラ38C)は、この算出した圧力値P1′をフィルタ入口側圧力センサ34の圧力値P1に代えて用いる。即ち、圧力値Peと圧力値P1との関係から算出される圧力値P1′とフィルタ出口側圧力センサ35により検出された圧力値P2とに基づいて算出される差圧(ΔPh′=P1′-P2)を用いて再生処理の制御(第1の推定捕集量H1の推定)を行う。このため、EGR弁入口側圧力センサ22の圧力値Peから算出する代用値P1′を、フィルタ入口側の圧力として精度よく求めることができる。
 次に、図6ないし図8は、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、エンジンの始動前に、大気圧センサが検出する圧力値とフィルタ入口側圧力センサにより検出された圧力値とに基づいて、フィルタ入口側圧力センサが不調か否かを判定することにある。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の符号を付し、その説明を省略するものとする。
 第2の実施の形態では、再生コントローラ41Cが内蔵された制御装置41に大気圧センサ42が接続して設けられている。即ち、制御装置41には、大気圧を検出する大気圧センサ42が接続されている。この場合、大気圧センサ42は、制御装置41と一体、または、制御装置41の内部に設けることができる。
 制御装置41は、前述の第1の実施の形態の制御装置38とほぼ同様のものである。即ち、制御装置41は、第1の実施の形態の制御装置38と同様に、エンジンコントローラ41Aの機能と、EGRコントローラ41Bの機能と、再生コントローラ41Cの機能とを内蔵している。制御装置41は、メモリ41Dを有し、メモリ41D内には、図7に示す処理フローを実行するための処理プログラム、第1のマップ、第2のマップ、計算式、再生開始閾値Hs、再生終了閾値He、EGR弁入口側圧力センサ22の圧力値とフィルタ入口側圧力センサ34の圧力値との関係、センサ断線検出閾値、センサ短絡検出閾値、大気圧閾値ΔPs等が格納されている。
 この場合、第2の実施の形態の制御装置41(より具体的には、再生コントローラ41C)は、制御装置38と同様に、不調判定部(図7のステップ3およびステップ5)と、センサ代用部(図7のステップ8)とを備えていることに加えて、始動前不調判定部(図7のステップ13,14,15)をさらに備えている。再生コントローラ41Cの始動前不調判定部は、エンジン13の始動前、即ち、システム起動(キーON、電源ON)からエンジン13が回転し始めるまでの間に、大気圧センサ42が検出する圧力値Pairとフィルタ入口側圧力センサ34により検出された圧力値P1との差に基づいて、フィルタ入口側圧力センサ34が不調か否かを判定する。
 具体的には、再生コントローラ41Cの始動前不調判定部は、フィルタ入口側圧力センサ34により検出された圧力値P1と大気圧センサ42により検出された圧力値Pairとの差ΔPb(=P1-Pair)となるオフセット量に基づいて判定する。即ち、エンジン13の始動前は、フィルタ入口側圧力センサ34により検出された圧力値P1と大気圧センサ42により検出された圧力値Pairとがほぼ同じ値となる。そこで、再生コントローラ41Cの始動前不調判定部は、圧力値P1と圧力値Pairとの差ΔPbが、予め設定した始動前不調判定閾値ΔPs以上(ΔPb≧ΔPs)のときに、フィルタ入口側圧力センサ34が不調であると判定する。
 そして、第2の実施形態では、制御装置41は、始動前不調判定部により不調でないと判定されても、不調判定部によりフィルタ入口側圧力センサ34が不調か否かの判定を行う。即ち、再生コントローラ41Cは、エンジン13の始動前の不調の判定により不調でないと判定されても、フィルタ入口側圧力センサ34により検出された圧力値とEGR弁入口側圧力センサ22により検出された圧力値との差に基づくフィルタ入口側圧力センサ34の不調の判定を行う。なお、始動前不調判定閾値ΔPsは、フィルタ入口側圧力センサ34の圧力値P1と大気圧センサ42の圧力値Pairとの差ΔPbからフィルタ入口側圧力センサ34の不調を精度よく判定することができるように、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ことができる。
 次に、制御装置41(より具体的には、再生コントローラ41C)で行われる処理について、図7の流れ図を用いて説明する。なお、図7の流れ図では、前述の第1の実施の形態の図4の流れ図の処理と同じ処理には、同じステップ番号を付している。即ち、図7のステップ1-9の処理は、図4のステップ1-9の処理と同様の処理である。
 運転席に設けられたキースイッチのON(キーON)により、即ち、エンジン13の始動前のアクセサリの通電により、制御装置41が起動される。この起動により、図7の処理動作がスタートすると、ステップ11では、大気圧センサ圧力値Pairを検知する。即ち、大気圧センサ42の検出値(大気圧Pair)を読込む。
 ステップ2に続くステップ12では、初期学習がすでに行われているか否かを判定する。即ち、キーONにより図7の処理が開始されてから、すでにステップ13,14,15の処理が行われた否かを判定する。初期学習は、例えば、キーONされる毎に1回行われる。ステップ12で「YES」、即ち、初期学習がすでに行われたと判定された場合は、ステップ3に進む。ステップ12で「NO」、即ち、初期学習がまだ行われていないと判定された場合は、ステップ13に進む。
 ステップ13では、センサ短絡の検出(センサ短絡の異常の有無の判定)を行う。即ち、フィルタ入口側圧力センサ34(および必要に応じてEGR弁入口側圧力センサ22)のセンサ短絡の検出を行う。具体的には、フィルタ入口側圧力センサ34(および必要に応じてEGR弁入口側圧力センサ22)の検出値(圧力値)が図8のセンサ短絡検出閾値を下回っているか否かを判定する。センサ短絡検出閾値は、センサ短絡の検出を精度よく行うことができるように、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ことができる。
 ステップ13で「YES」、即ち、センサ短絡の異常なしと判定された場合は、ステップ14に進む。ステップ14では、センサ断線の検出(即ち、センサ断線の異常の有無の判定)を行う。即ち、フィルタ入口側圧力センサ34(および必要に応じてEGR弁入口側圧力センサ22)のセンサ断線の検出を行う。具体的には、フィルタ入口側圧力センサ34(および必要に応じてEGR弁入口側圧力センサ22)の検出値(圧力値)が図8のセンサ断線検出閾値を上回っているか否かを判定する。センサ断線検出閾値は、センサ短絡の検出を精度よく行うことができるように、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ことができる。
 ステップ14で「YES」、即ち、センサ断線の異常なしと判定された場合は、ステップ15に進む。ステップ15では、フィルタ入口側圧力センサ34の圧力値(フィルタ入口側圧力値P1)と大気圧センサ42の検出値(大気圧Pair)との比較によりフィルタ入口側圧力センサ34の異常の有無を判定する。より具体的には、フィルタ入口側圧力センサ34の圧力値P1と大気圧センサ42の圧力値Pairとの差ΔPb(=P1-Pair)が、予め設定した始動前不調判定閾値ΔPs以上(ΔPb≧ΔPs)のときに、フィルタ入口側圧力センサ34の圧力値に異常ありと判定する。
 ステップ14で「YES」、即ち、圧力値に異常なしと判定された場合は、ステップ3に進む。一方、ステップ13,14,15で「NO」、即ち、短絡の異常あり、断線の異常あり、または、圧力値の異常ありと判定された場合は、ステップ16に進む。この場合は、フィルタ入口側圧力センサ34が不調(短絡の異常、断線の異常、または、圧力値の異常)であると考えられる。このため、ステップ16では、フィルタ入口側圧力センサ34の初期学習で異常があると判定する。続くステップ17では、センサ点検、センサ交換をオペレータに促す。例えば、フィルタ入口側圧力センサ34の初期学習の異常である旨を報知器37であるモニタに表示する。そして、リターンを介して処理を終了する。この場合は、センサ点検やセンサ交換が行われるまで、例えば、エンジン13を始動できないようにする、または、エンジン13の出力を制限する等のフェールセーフ処理を行うようにすることができる。
 図8は、キースイッチ(キーSW)、ECU電源(制御装置38の電源)、エンジン回転数、大気圧センサ圧力値Pair、排気マニホルド圧力値Pe、フィルタ上流側圧力値P1の時間変化の一例を示している。キースイッチがONになり、制御装置41に電力が供給されると、大気圧センサ42、EGR弁入口側圧力センサ22、フィルタ入口側圧力センサ34による検出が開始される。このとき、図7のステップ13ないしステップ15による初期学習の処理が行われる。この初期学習は、例えば、キースイッチがONになったときの最初の制御周期で行われる。
 図8の特性線図の場合は、初期学習のときに、フィルタ入口側圧力センサ34の圧力値(フィルタ入口側圧力値P1)と大気圧センサ42の検出値(大気圧Pair)とがほぼ同じであるため、フィルタ入口側圧力センサ34は異常なしと判定される。しかし、その後、フィルタ入口側圧力センサ34が不調になると、フィルタ上流側圧力値P1が上昇する。このとき、フィルタ上流側圧力値P1と排気マニホルド圧力値Peとの差ΔPaが不調判定閾値ΔPt以上となると、ステップ5で「YES」と判定される。これにより、ステップ7の処理により、報知器37であるモニタに不調の旨が表示され、ステップ8の処理により、フィルタ入口側圧力センサ34の圧力値P1がEGR弁入口側圧力センサ22の圧力値Peで代用される。この場合、エンジン13が始動すると、ステップ4では、第1の推定捕集量H1が排気マニホルド圧力値Peに基づいて推定(算出)される。即ち、具体的な処理は省略するが、ステップ5で「YES」と判定されると、それ以降、排気マニホルド圧力値Peを継続して代用するようになっている。このため、油圧ショベル1の始動、運転、作業を行う(継続する)ことができる。
 第2の実施の形態は、上述のようにフィルタ入口側圧力センサ34の初期学習で異常なしと判定されてもフィルタ入口側圧力センサ34の不調の判定を継続するもので、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の実施の形態によれば、制御装置41(再生コントローラ41C)には、大気圧を検出する大気圧センサ42が接続されている。そして、制御装置41(再生コントローラ41C)は、エンジン13の始動前に、大気圧センサ42が検出する圧力値Pairとフィルタ入口側圧力センサ34により検出された圧力値P1とに基づいて、フィルタ入口側圧力センサ34が不調か否かを判定する(図7のステップ15)。この場合、制御装置41(再生コントローラ41C)は、始動前不調判定部となる図7のステップ15の処理により不調でないと判定されても、フィルタ入口側圧力センサ34が不調か否かの判定を行う(ステップ3およびステップ5)。このため、エンジン13の始動前に、ステップ15の処理により、フィルタ入口側圧力センサ34が不調でないと判定されても、ステップ3およびステップ5により、フィルタ入口側圧力センサ34の不調を判定することができる。これにより、エンジン13の始動の前後に拘わらず、フィルタ入口側圧力センサ34の不調の判定を精度よく行うことができる。
 なお、上述した実施の形態では、1つの制御装置38,41がエンジンコントローラ38A,41AとEGRコントローラ38B,41Bと再生コントローラ38C,41Cとに対応する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、エンジンコントローラとEGRコントローラと再生コントローラとをそれぞれ別体のコントローラにより構成してもよい。また、エンジンコントローラとEGRコントローラとを一体に構成すると共に、この一体のコントローラとは別体の再生コントローラを設ける構成としてもよい。即ち、エンジンコントローラとEGRコントローラと再生コントローラが一体であるか別体であるかは、油圧ショベル1等の仕様等に応じて適宜変更できるものである。
 上述した実施の形態では、フィルタ30の再生(即ち、フィルタ30に堆積した粒子状物質の燃焼)を、ポスト噴射により行う構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、排気ガス浄化装置にヒータを設けると共に、このヒータでフィルタを加熱することによりフィルタの再生を行う構成としてもよい。また、例えば、エンジンの排気側に排気絞り弁を設けると共にエンジンの吸気側に吸気絞り弁を設け、これら排気絞り弁の開度と吸気絞り弁の開度とを調整することにより、フィルタの再生を行う構成としてもよい。即ち、再生を行うための構成は、フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼させることができる各種の構成を採用することができる。
 上述した実施の形態では、第2の推定捕集量H2は、エンジン回転数Nと燃料噴射量Fと排気温度に基づいて推定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、第2の推定捕集量H2を、エンジン回転数と燃料噴射量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、実施の形態では、再生処理の制御に第1の推定捕集量H1と第2の推定捕集量H2との両方を用いる構成としているが、例えば、第2の推定捕集量H2を用いずに第1の推定捕集量H1のみを用いる構成としてもよい。
 上述した実施の形態では、排気ガス浄化装置27を、酸化触媒29とフィルタ30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。
 上述した実施の形態では、運転席10を取囲むキャブ9を備えた油圧ショベル1を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、運転席を上方から覆うキャノピを備えた油圧ショベルにも適用することができる。
 上述した実施の形態では、左,右方向に揺動可能(スイング可能)なスイング式のフロント装置6を備えた油圧ショベル1を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、モノブーム式のフロント装置を備えた油圧ショベル、オフセット式のフロント装置を備えた油圧ショベル等、他の型式のフロント装置を備えた油圧ショベルにも適用することができる。
 上述した実施の形態では、小型の油圧ショベル1を例に挙げて説明したが、例えば、中型以上の油圧ショベルに適用してもよい。また、フロント装置6の作業具がバケット6Dの油圧ショベル1を例に挙げて説明したが、作業具を圧砕機とした解体機(解体用の油圧ショベル)等、各種の建設機械に広く適用することができる。また、各実施の形態は例示であり、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。
 1 油圧ショベル(建設機械)
 2 下部走行体(車体)
 5 上部旋回体(車体)
 13 エンジン
 14A 吸気マニホルド
 17A 排気マニホルド
 19 EGR管
 20 EGR弁
 22 EGR弁入口側圧力センサ
 23 EGR弁出口側圧力センサ
 27 排気ガス浄化装置
 30 粒子状物質除去フィルタ(フィルタ)
 31 再生装置
 34 フィルタ入口側圧力センサ
 35 フィルタ出口側圧力センサ
 38,41 制御装置(エンジンコントローラ、EGRコントローラ、再生コントローラ)
 38A,41A エンジンコントローラ
 38B,41B EGRコントローラ
 38C,41C 再生コントローラ
 38D,41D メモリ(記憶部)
 42 大気圧センサ

Claims (6)

  1.  車体に搭載されたエンジンと、
     前記エンジンの制御を行うエンジンコントローラと、
     前記エンジンに外気を吸入するための吸気マニホルドと、
     前記エンジンから排気ガスを排出するための排気マニホルドと、
     前記排気マニホルドの排気ガスの一部を前記排気マニホルドから前記吸気マニホルドに還流させるためのEGR管と、
     前記EGR管に設けられ、前記EGR管を通過する排気ガスの流量を調整するEGR弁と、
     前記EGR弁の入口側に設けられたEGR弁入口側圧力センサと、
     前記EGR弁の出口側に設けられたEGR弁出口側圧力センサと、
     前記EGR弁入口側圧力センサにより検出された圧力値と前記EGR弁出口側圧力センサにより検出された圧力値とに基づいてこれらの圧力値の差圧を算出し、この差圧に基づいて、前記EGR弁の開度の制御を行うEGRコントローラと、
     前記エンジンの排気側に設けられ、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フィルタを有している排気ガス浄化装置と、
     前記排気ガス浄化装置の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、前記フィルタの再生処理を行う再生装置とを備え、
     前記再生装置は、
     前記フィルタの入口側に設けられたフィルタ入口側圧力センサと、
     前記フィルタの出口側に設けられたフィルタ出口側圧力センサと、
     前記フィルタ入口側圧力センサにより検出された圧力値と前記フィルタ出口側圧力センサにより検出された圧力値とに基づいてこれらの圧力値の差である差圧を算出し、この差圧に基づいて、前記フィルタの再生処理の制御を行う再生コントローラとを有してなる建設機械において、
     前記再生コントローラは、
     前記フィルタ入口側圧力センサにより検出された圧力値と前記EGR弁入口側圧力センサにより検出された圧力値との差に基づいて、前記フィルタ入口側圧力センサの不調の判定を行い、
     前記フィルタ入口側圧力センサが不調と判定されたときは、前記EGR弁入口側圧力センサにより検出された圧力値と前記フィルタ出口側圧力センサにより検出された圧力値とに基づいて算出される差圧を用いて再生処理の制御を行うことを特徴とする建設機械。
  2.  前記再生コントローラは、
     前記エンジンが駆動しているときに前記フィルタ入口側圧力センサの不調の判定を行うことを特徴とする請求項1に記載の建設機械。
  3.  前記再生コントローラには、大気圧を検出する大気圧センサが接続されており、
     前記再生コントローラは、
     前記エンジンの始動前に、前記大気圧センサが検出する圧力値と前記フィルタ入口側圧力センサにより検出された圧力値との差に基づいて、前記フィルタ入口側圧力センサの不調の判定を行い、
     この始動前の不調の判定により不調でないと判定されても、前記フィルタ入口側圧力センサにより検出された圧力値と前記EGR弁入口側圧力センサにより検出された圧力値との差に基づく前記フィルタ入口側圧力センサの不調の判定を行うことを特徴とする請求項1に記載の建設機械。
  4.  前記再生コントローラは、
     前記フィルタ入口側圧力センサにより検出された圧力値と前記EGR弁入口側圧力センサにより検出された圧力値との差が、予め設定した不調判定閾値以上となったときに、前記フィルタ入口側圧力センサが不調と判定することを特徴とする請求項1に記載の建設機械。
  5.  前記再生コントローラは、
     前記フィルタに捕集された粒子状物質の第1の推定捕集量を、少なくとも前記フィルタ入口側圧力センサにより検出されたフィルタ入口側圧力値と前記フィルタ出口側圧力センサにより検出されたフィルタ出口側圧力値との差である差圧に基づいて推定し、
     前記フィルタに捕集された粒子状物質の第2の推定捕集量を、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し、
     前記再生処理を行うか否かを、前記第1の推定捕集量と前記第2の推定捕集量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以上であるか否かにより判定し、
     前記フィルタ入口側圧力センサが不調と判定されたときは、前記第1の推定捕集量を、前記EGR弁入口側圧力センサにより検出された圧力値と前記フィルタ出口側圧力センサにより検出された圧力値とに基づいて算出される差圧を用いて推定し、
     前記フィルタ入口側圧力センサが不調でないと判定されたときは、前記第1の推定捕集量を、前記フィルタ入口側圧力センサにより検出された圧力値と前記フィルタ出口側圧力センサにより検出された圧力値とに基づいて算出される差圧を用いて推定することを特徴とする請求項1に記載の建設機械。
  6.  前記再生コントローラには、前記フィルタ入口側圧力センサと前記EGR弁入口側圧力センサとの両方が正常なときの前記フィルタ入口側圧力センサにより検出された圧力値と前記EGR弁入口側圧力センサにより検出された圧力値との関係を示すマップが記憶され、
     前記再生コントローラは、
     前記フィルタ入口側圧力センサが不調と判定されたときに、前記マップに基づいて、前記EGR弁入口側圧力センサにより検出された圧力値から前記フィルタ入口側圧力センサにより検出される圧力値を算出し、かつ、この算出した圧力値と前記フィルタ出口側圧力センサにより検出された圧力値とに基づいて算出される差圧を用いて再生処理の制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の建設機械。
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