JP2018035807A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンが低回転状態のときに不要の再生が行われることを抑制することができる建設機械を提供する。【解決手段】再生装置２２は、排気ガス浄化装置１８のフィルタ２１に捕集された粒子状物質を燃焼させることにより該フィルタ２１の再生を行う。再生装置２２のコントローラ２９は、差圧が所定の値よりも高い場合には、「第１の演算手段により推定された第１の推定捕集量」と「第２の演算手段により推定された第２の推定捕集量」のいずれか一方が閾値を超えたときにフィルタ２１の再生を行う判定を行い、差圧が所定の値より高い値から低い値になった場合には、差圧が所定の値より低い間、「差圧が所定の値より低い値になったときの第１の演算手段により推定された第１の推定捕集量」と「第２の演算手段によって推定された第２の推定捕集量」とのいずれか一方が閾値を超えたときにフィルタ２１の再生を行う判定を行う。【選択図】図１０

Description

本発明は、例えばディーゼルエンジン等の排気ガス中から有害物質を除去するのに好適に用いられる排気ガス浄化装置を備えた建設機械に関する。

一般に、油圧ショベル、油圧クレーン等の建設機械は、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の前側に俯仰動可能に設けられた作業装置とにより構成されている。上部旋回体は、旋回フレームの後部に油圧ポンプを駆動するためのエンジンを搭載し、旋回フレームの前側にキャブ、燃料タンク、作動油タンク等を搭載している。

ここで、建設機械の原動機となるエンジンには、一般的にディーゼルエンジンが用いられている。このようなディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、例えば粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害物質が含まれることがある。このため、建設機械では、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って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虞がある。そこで、従来技術によれば、フィルタに捕集される粒子状物質の捕集量を推定し、その推定捕集量が過剰になる前に再生を行うように構成している。

より具体的には、エンジンから排出される粒子状物質の排出量（発生量）を、エンジンの回転数（回転速度）と燃料噴射量とから推定し、その推定量が予め設定した閾値に達したときに再生を行うように構成している（特許文献２）。

一方、他の従来技術によれば、フィルタに捕集された粒子状物質の捕集量を、フィルタの入口側の圧力と出口側の圧力との差（差圧）から推定し、その推定捕集量に基づいて再生を行うか否かの判定を行うように構成している（特許文献３）。

特開２０１０−６５５７７号公報 特開平１１−１３４５５号公報 特開２００７−３３２８０１号公報

ところで、エンジンの回転数が低速の運転状態、即ち、低回転状態では、エンジンからの排気流量が少なくなり、フィルタの入口側と出口側との差圧が小さくなると共に、差圧の脈動が不安定になりやすい。このため、フィルタに捕集される粒子状物質の捕集量をフィルタの入口側と出口側との差圧に基づいて推定する構成の場合、低回転状態での捕集量の推定精度を確保することが難しい。

例えば、エンジンの回転数が中速や高速の運転状態（中・高速回転状態）からオートアイドル制御（自動的にエンジン回転数をローアイドル回転数まで下げる制御）により急に低回転状態になった場合には、排気流量が少なくなることと差圧が小さくなることとが相まって、捕集量が実際の捕集量よりも過大な値として推定されるおそれがある。低回転状態を継続している場合も、同様に、捕集量が実際の捕集量よりも過大な値として推定されるおそれがある。このような場合には、再生を行う必要がないにも拘わらず、再生が行われるおそれがある。

そこで、特許文献３に開示された構成の場合は、低回転状態のときに、その継続時間を計測し、継続時間が所定の判定時間を経過したことを条件に、再生を行うように構成している。これに対し、例えばミニショベルと呼ばれる小型の油圧ショベルの場合は、掘削作業を行っていない作業の合間は、低回転状態で待機（保持）されることが多い。

このため、特許文献３に開示された構成を小型の油圧ショベルに採用した場合は、次のような問題がある。即ち、小型の油圧ショベルの場合、低回転状態で待機している間に、所定の判定時間が経過する都度、不必要な再生が行われ、燃費の悪化、耐久性の低下に繋がるおそれがある。しかも、低回転状態で再生を行ったときに、ポスト噴射に伴ってエンジンのシリンダ内壁面に付着した燃料がオイルパン内に落ち、エンジンオイルに燃料が混入するおそれがある。これにより、燃料によるエンジンオイルの希釈化（オイルダイリューション）に繋がるおそれがある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、エンジンが低回転状態のときに不要の再生が行われることを抑制することができる建設機械を提供することを目的としている。

本発明の建設機械は、自走可能な下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載されたエンジンと、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前記エンジンの排気側に設けられる排気ガス浄化装置と、前記フィルタに捕集される粒子状物質を燃焼させることにより前記フィルタの再生の制御を行うコントローラを含む再生装置とを備え、前記コントローラは、前記フィルタに捕集される粒子状物質の捕集量を前記フィルタの入口側の圧力と出口側の圧力の差である差圧に基づいて推定する第１の演算手段と、前記フィルタに捕集される粒子状物質の捕集量を前記エンジンの回転数、燃料噴射量および排気ガス温度に基づいて推定する第２の演算手段と、前記第１の演算手段により推定された第１の推定捕集量と前記第２の演算手段により推定された第２の推定捕集量とを用いて前記再生を行うか否かの判定を行う再生判定手段とを有する。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記再生判定手段は、前記差圧が所定の値よりも高い場合には、前記第１の演算手段により推定された第１の推定捕集量と前記第２の演算手段により推定された第２の推定捕集量のいずれか一方が予め定められた閾値を超えたときに前記フィルタの再生を行う判定を行い、前記差圧が前記所定の値より高い値から低い値になった場合には、前記差圧が前記所定の値より低い間、前記第１の演算手段により推定される第１の推定捕集量が、前記差圧が前記所定の値より低い値になったときの第１の推定捕集量と、前記第２の演算手段によって推定された第２の推定捕集量とのいずれか一方が予め定められた閾値を超えたときに前記フィルタの再生を行う判定を行うことにある。

一方、請求項４の発明が採用する構成の特徴は、前記再生判定手段は、前記エンジンの回転数が所定の値よりも高い場合には、前記第１の演算手段により推定された第１の推定捕集量と前記第２の演算手段により推定された第２の推定捕集量のいずれか一方が予め定められた閾値を超えたときに前記フィルタの再生を行う判定を行い、前記エンジンの回転数が前記所定の値より高い値から低い値になった場合には、前記エンジンの回転数が前記所定の値より低い間、前記第１の演算手段により推定される第１の推定捕集量が、前記エンジンの回転数が前記所定の値より低い値になったときの第１の推定捕集量と、前記第２の演算手段によって推定された第２の推定捕集量とのいずれか一方が予め定められた閾値を超えたときに前記フィルタの再生を行う判定を行うことにある。

本発明によれば、エンジンが低回転状態のとき（即ち、差圧が所定の値より低い間、エンジンの回転数が所定の値より低い間）に不要の再生が行われることを抑制することができる。

本発明の第１の参考例に適用される油圧ショベルを示す正面図である。 図１中の上部旋回体のうちキャブ、外装カバーの一部を取除いた状態で油圧ショベルを拡大して示す一部破断の平面図である。 エンジン、排気ガス浄化装置、再生装置等を示す回路構成図である。 第１の推定捕集量Ｈ1と第２の推定捕集量Ｈ2の時間変化の一例を示す特性線図である。 エンジン回転数Ｎと第１の推定捕集量Ｈ1と差圧ΔＰの時間変化の一例を示す特性線図である。 再生装置によるフィルタの再生処理を示す流れ図である。 図６中のステップ９の「第１の推定捕集量Ｈ1と第２の推定捕集量Ｈ2との両方を用いた処理」を示す流れ図である。 図６中のステップ１０の「第２の推定捕集量Ｈ2のみを用いた処理」を示す流れ図である。 本発明の第１の実施の形態による再生処理を示す流れ図である。 エンジン回転数Ｎと第１の推定捕集量Ｈ1と差圧ΔＰの時間変化の一例を示す特性線図である。 本発明の第２の参考例による再生処理を示す流れ図である。 本発明の第２の実施の形態による再生処理を示す流れ図である。 本発明の第３の実施の形態によるエンジン、排気ガス浄化装置、再生装置等を示す図３と同様の構成図である。

以下、本発明に係る建設機械の実施の形態を、ミニショベルと呼ばれる小型の油圧ショベルに適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１ないし図８は本発明の第１の参考例を示している。

図中、１は土砂の掘削作業等に用いられる小型の油圧ショベルで、この油圧ショベル１は、通常ミニショベルと呼ばれている。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、該下部走行体２上に旋回装置３を介して旋回可能に搭載され、該下部走行体２と共に車体を構成する上部旋回体４と、該上部旋回体４の前側に俯仰動可能に設けられた作業装置５とを含んで構成されている。

ここで、作業装置５は、スイングポスト式の作業装置として構成され、例えばスイングポスト５Ａ、ブーム５Ｂ、アーム５Ｃ、作業具としてのバケット５Ｄ、作業装置５を左，右に揺動するスイングシリンダ５Ｅ（図２参照）、ブームシリンダ５Ｆ、アームシリンダ５Ｇおよびバケットシリンダ５Ｈを備えている。上部旋回体４は、後述の旋回フレーム６、外装カバー７、キャブ８、カウンタウエイト９を含んで構成されている。

旋回フレーム６は、上部旋回体４の構造体を形成するもので、該旋回フレーム６は、旋回装置３を介して下部走行体２上に取付けられている。旋回フレーム６には、その後部側に後述のカウンタウエイト９、エンジン１０が設けられ、左前側には後述のキャブ８が設けられ、右前側には後述の燃料タンク１６が設けられている。旋回フレーム６には、キャブ８の右側から後側にわたって外装カバー７が設けられ、この外装カバー７は、旋回フレーム６、キャブ８およびカウンタウエイト９と共に、エンジン１０、油圧ポンプ１５、熱交換器１７、燃料タンク１６、排気ガス浄化装置１８等を収容する空間を画成するものである。

キャブ８は、旋回フレーム６の左前側に搭載され、該キャブ８の内部は、オペレータが搭乗する運転室を画成している。キャブ８の内部には、オペレータが着座する運転席、各種の操作レバーに加え、後述の報知器２７、手動再生スイッチ２８等（図３参照）が配設されている。

カウンタウエイト９は、作業装置５との重量バランスをとるもので、該カウンタウエイト９は、後述するエンジン１０の後側に位置して旋回フレーム６の後端部に取付けられている。図２に示すように、カウンタウエイト９の後面側は、円弧状をなして形成されている。カウンタウエイト９は、下部走行体２の車体幅内に収まる構成となっている。

１０は旋回フレーム６の後側に横置き状態で配置されたエンジンで、該エンジン１０は、小型の油圧ショベル１に原動機として搭載されるため、例えば小型のディーゼルエンジンを用いて構成されている。エンジン１０には、外気を吸込む吸気管１１（図３参照）と、排気ガスを排出する排気ガス通路の一部をなす排気管１２とが設けられている。吸気管１１は、エンジン１０に向けて外気（空気）が流入するもので、その先端側には、外気を清浄化するエアクリーナ１３が接続されている。排気管１２には、後述の排気ガス浄化装置１８が接続して設けられている。

ここで、エンジン１０は、電子制御式エンジンにより構成され、燃料の供給量が電子制御噴射弁等の燃料噴射装置１４（図３参照）により可変に制御される。即ち、この燃料噴射装置１４は、後述のコントローラ２９から出力される制御信号に基づいてエンジン１０のシリンダ（図示せず）内に噴射される燃料の噴射量を可変に制御する。

さらに、燃料噴射装置１４は、後述するコントローラ２９等と共に再生装置２２（図３参照）を構成するもので、燃料噴射装置１４は、コントローラ２９の制御信号に応じて、例えばポスト噴射と呼ばれる再生処理用の燃料噴射（燃焼工程後の追加噴射）を行う。これにより、排気ガスの温度を上昇させ、後述する排気ガス浄化装置１８の粒子状物質除去フィルタ２１に堆積した粒子状物質を燃焼し除去する構成となっている。

油圧ポンプ１５は、エンジン１０の左側に取付けられ、該油圧ポンプ１５は、作動油タンク（図示せず）と共に油圧源を構成するものである。油圧ポンプ１５は、エンジン１０によって駆動されることにより制御弁（図示せず）に向けて圧油（作動油）を吐出するものである。油圧ポンプ１５は、例えば可変容量型の斜板式、斜軸式またはラジアルピストン式油圧ポンプによって構成される。なお、油圧ポンプ１５は、必ずしも可変容量型の油圧ポンプに限らず、例えば固定容量型の油圧ポンプを用いて構成してもよい。

燃料タンク１６は、キャブ８の右側に位置して旋回フレーム６上に設けられ、図示しない作動油タンク等と共に外装カバー７に覆われている。燃料タンク１６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１０に供給される燃料を貯えるものである。

熱交換器１７は、エンジン１０の右側に位置して旋回フレーム６上に設けられ、この熱交換器１７は、例えばラジエータ、オイルクーラ、インタクーラを含んで構成されている。即ち、熱交換器１７は、エンジン１０の冷却を行うと共に、作動油タンクに戻される圧油（作動油）の冷却も行うものである。

次に、エンジン１０から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置１８について説明する。

即ち、１８はエンジン１０の排気側に設けられた排気ガス浄化装置を示している。図２に示すように、排気ガス浄化装置１８は、エンジン１０の上部左側で、例えば油圧ポンプ１５の上側となる位置に配設され、その上流側はエンジン１０の排気管１２が接続されている。排気ガス浄化装置１８は、排気管１２と共に排気ガス通路を構成し、上流側から下流側に排気ガスが流通する間に、この排気ガスに含まれる有害物質を除去するものである。

即ち、ディーゼルエンジンからなるエンジン１０は、高効率で耐久性にも優れている。しかし、エンジン１０の排気ガス中には、粒子状物質（ＰＭ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）等の有害物質が含まれている。このため、図３に示すように、排気管１２に取付けられる排気ガス浄化装置１８は、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）等を酸化して除去する後述の酸化触媒２０と、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集して除去する後述の粒子状物質除去フィルタ２１とを含んで構成されている。

図３に示すように、排気ガス浄化装置１８は、例えば複数の筒体を前，後で着脱可能に連結して構成された筒状のケーシング１９を有している。このケーシング１９内には、ＤＯＣと呼ばれる酸化触媒２０と、ＤＰＦと呼ばれる粒子状物質除去フィルタ２１（以下、フィルタ２１という）とが取外し可能に収容されている。排出口１９Ａは、フィルタ２１よりも下流側に位置してケーシング１９の出口側に接続されている。この排出口１９Ａ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２０は、例えばケーシング１９の内径寸法と同等の外径寸法をもったセラミックス製のセル状筒体からなるものである。酸化触媒２０内には、その軸方向に多数の貫通孔（図示せず）が形成され、その内面に貴金属がコーティングされている。酸化触媒２０は、所定の温度条件のもとで各貫通孔内に排気ガスを流通させることにより、この排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を酸化して除去し、例えば一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ_２）として除去するものである。

一方、フィルタ２１は、ケーシング１９内で酸化触媒２０の下流側に配置されている。フィルタ２１は、エンジン１０から排出される排気ガス中の粒子状物質を捕集すると共に、捕集した粒子状物質を燃焼して除去することにより排気ガスの浄化を行うものである。このために、フィルタ２１は、例えばセラミックス材料からなる多孔質な部材に軸方向に多数の小孔（図示せず）を設けたセル状筒体により構成されている。これにより、フィルタ２１は、多数の小孔を介して粒子状物質を捕集し、捕集した粒子状物質は、後述の再生装置２２の再生処理によって燃焼して除去される。この結果、フィルタ２１は再生される。

次に、フィルタ２１の再生を行う再生装置２２について説明する。

即ち、２２は排気ガス浄化装置１８のフィルタ２１に捕集される粒子状物質を燃焼させることにより該フィルタ２１の再生を行う再生装置を示している。再生装置２２は、前述の燃料噴射装置１４、後述の回転センサ２３、圧力センサ２４，２５、排気温センサ２６、報知器２７、手動再生スイッチ２８、コントローラ２９を含んで構成されている。再生装置２２は、コントローラ２９の指令信号（制御信号）に応じて燃料噴射装置１４によりポスト噴射を行う。このポスト噴射は、後述するように、排気管１２内の排気ガスの温度を上昇させ、フィルタ２１に堆積した粒子状物質を燃焼し除去する構成となっている。

ここで、再生装置２２は、コントローラ２９の判定により自動的に、即ち、オペレータの操作に基づくことなく再生を自動で行う自動再生機能と、コントローラ２９の判定によりオペレータに対して手動で再生を行うように報知し、オペレータの操作に基づいて再生を行う手動再生機能とを有している。さらに、再生装置２２は、コントローラ２９によりフィルタ２１に粒子状物質が過剰に堆積していると判定された場合に、その旨をオペレータに報知する過堆積報知機能も有している。

回転センサ２３は、エンジン１０の回転数（回転速度）Ｎを検出するもので、該回転センサ２３は、エンジン１０の回転数Ｎを検出し、その検出信号を後述のコントローラ２９に出力する。コントローラ２９は、回転センサ２３で検出したエンジン回転数Ｎと、燃料噴射装置１４で噴射された燃料噴射量Ｆと、後述の排気温センサ２６で検出した排気ガス温度ＧＴとに基づいて、フィルタ２１に捕集される粒子状物質の捕集量を推定し、その推定捕集量である第２の推定捕集量Ｈ2に基づいて、再生を行うか否かの判定を行う。なお、燃料噴射量Ｆは、例えば、エンジン１０の吸気側に設けられた図示しないエアフロメータ（空気流量計）から検出される吸入空気量とエンジン回転数Ｎとから求めることができる他、例えばコントローラ２９から燃料噴射装置１４に出力される制御信号（燃料噴射指令）から算出することもできる。

圧力センサ２４，２５は、排気ガス浄化装置１８のケーシング１９に設けられている。図３に示すように、圧力センサ２４，２５は、フィルタ２１の入口側（上流側）と出口側（下流側）とに互いに離間して配置され、それぞれの検出信号を後述のコントローラ２９に出力する。コントローラ２９は、圧力センサ２４で検出した入口側の圧力Ｐ1と圧力センサ２５で検出した出口側の圧力Ｐ2とにより差圧ΔＰを算出すると共に、その差圧ΔＰと排気ガス温度ＧＴと排気ガス流量とに基づいてフィルタ２１に捕集される粒子状物質の捕集量を推定し、その推定捕集量である第１の推定捕集量Ｈ1に基づいて、再生を行うか否かの判定を行う。

排気温センサ２６は、排気ガス温度（排気温度）ＧＴを検出するものである。図３に示すように、排気温センサ２６は、排気ガス浄化装置１８のケーシング１９に取付けられ、例えば排気管１２側から排出される排気ガスの温度ＧＴを検出する。排気温センサ２６で検出した排気ガス温度ＧＴは、検出信号として後述のコントローラ２９に出力される。排気ガス温度ＧＴは、フィルタ２１に捕集される粒子状物質の捕集量の推定に用いられる。

報知器２７は、キャブ８内で運転席の近傍に設けられている。報知器２７は、コントローラ２９に接続され、該コントローラ２９からの指令（報知信号）に基づいて、オペレータに対して下記の内容を報知する機能を有している。即ち、報知器２７は、オペレータに対して手動再生を行うように報知する第１の機能と、フィルタ２１に粒子状物質が過剰に堆積した旨を報知する第２の機能とを有している。

ここで、報知器２７は、報知音を発するブザー、音声を発するスピーカ、報知内容を光により表示する発光器または報知内容を画面により表示するモニタ装置等により構成することができる。報知器２７は、コントローラ２９が手動再生を行う必要があると判定した場合、フィルタ２１に粒子状物質が過剰に堆積していると判定した場合に、該コントローラ２９からの指令（報知信号）に基づいて、オペレータに対してその旨を知らせる。

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

コントローラ２９は、マイクロコンピュータを含んで構成され、該コントローラ２９は、その入力側が燃料噴射装置１４、回転センサ２３、圧力センサ２４，２５、排気温センサ２６、手動再生スイッチ２８、図示しない空気流量計等に接続されている。コントローラ２９の出力側は、燃料噴射装置１４、報知器２７等に接続されている。コントローラ２９は、ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるメモリ２９Ａを有し、このメモリ２９Ａ内には、後述の図６ないし図８に示す再生処理用の処理プログラム、予め作成された粒子状物質の捕集量を推定するための第１のマップ、第２のマップ、計算式、予め設定された図４および図５に示す自動再生閾値Ｔ1、手動再生閾値Ｔ2、過堆積閾値Ｔ3等が格納されている。

ここで、第１のマップは、フィルタ２１の差圧ΔＰに基づいて捕集量を推定するためのものである。具体的には、第１のマップは、例えば、差圧ΔＰ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２１の差圧ΔＰは、圧力センサ２４で検出した入口側の圧力をＰ1とし、圧力センサ２５で検出した出口側の圧力をＰ2とした場合に、下記の数１式により算出する。

一方、第２のマップは、エンジン１０の回転数Ｎと燃料噴射量Ｆとに基づいてエンジン１０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をＨmとし、再生によりフィルタ２１から除去される粒子状物質の量（再生量）をＪとした場合に、下記の数２式として表すことができる。

この場合、再生により除去される粒子状物質の量、即ち、再生量Ｊは、例えば、エンジン回転数Ｎと燃料噴射量Ｆとから求められる排気ガスの流量と、排気ガス温度ＧＴ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）の排出量に排気ガス温度ＧＴを加味して求められるＮＯ_２転換率との関係から算出することができる。

次に、図４を参照して述べるに、自動再生閾値Ｔ1は、自動再生を行うか否かを判定するための推定捕集量の閾値である。即ち、自動再生閾値Ｔ1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、自動再生閾値Ｔ1以上になったときに、自動再生が必要と判定するための判定値となる。

一方、手動再生閾値Ｔ2は、手動再生を行うか否かを判定するための推定捕集量の閾値である。即ち、手動再生閾値Ｔ2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、手動再生閾値Ｔ2以上になったときに、手動再生が必要と判定するための判定値となる。この場合、手動再生閾値Ｔ2は、自動再生閾値Ｔ1よりも大きい値に設定されている。

さらに、過堆積閾値Ｔ3は、フィルタ２１に粒子状物質が過剰に堆積したか否かを判定するための推定捕集量の閾値である。具体的には、過堆積閾値Ｔ3は、その値を超える捕集量で再生を行うとフィルタ２１が溶損する境界値として設定されるものである。過堆積閾値Ｔ3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、過堆積閾値Ｔ3以上になったときに、粒子状物質が過剰に堆積し、再生を行うことができないと判定するための判定値となる。この場合、過堆積閾値Ｔ3は、手動再生閾値Ｔ2および自動再生閾値Ｔ1よりも大きい値に設定されている。

コントローラ２９は、後述する図６ないし図８の処理プログラムに従って、オペレータの操作に基づくことなく再生を自動で行う自動再生処理の制御と、オペレータに対して手動で再生を行うように報知し、オペレータの操作に基づいて再生を行う手動再生処理の制御とを行う。さらに、コントローラ２９は、フィルタ２１に粒子状物質が過剰に堆積したと判定した場合に、オペレータにその旨を報知し、点検、整備、修理、交換等を促す過堆積報知処理の制御も行う。

即ち、コントローラ２９は、フィルタ２１に捕集される粒子状物質の捕集量を、少なくともこのフィルタ２１の差圧ΔＰに基づいて推定する（第１の演算手段）。これに加えて、コントローラ２９は、フィルタ２１に捕集される粒子状物質の捕集量を、少なくともエンジン回転数Ｎと燃料噴射量Ｆと排気ガス温度ＧＴに基づいて推定する（第２の演算手段）。コントローラ２９は、推定された２つの捕集量、即ち、第１の推定捕集量Ｈ1と第２の推定捕集量Ｈ2とを用いてフィルタ２１の再生を行うか否かの判定を行う（再生判定手段）。

具体的には、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の推定捕集量が自動再生閾値Ｔ1以上となったか否かにより、自動再生を行うか否かを判定する（自動再生判定）。コントローラ２９は、自動再生が必要であると判定したときは、例えば燃料噴射装置１４にポスト噴射する旨の制御信号を出力し、オペレータの操作を介することなく自動で再生を行う自動再生処理の制御を行う。

コントローラ２９は、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の推定捕集量が手動再生閾値Ｔ2以上となったか否かにより、手動再生を行うか否かを判定する（手動再生判定）。コントローラ２９は、手動再生が必要であると判定したときは、オペレータに対して手動で再生を行うように報知信号を報知器２７に出力する。これにより、報知器２７は、報知音の発生、報知表示を行う。この場合、オペレータは、手動再生スイッチ２８を操作し、コントローラ２９は、オペレータの操作を条件に再生を行う手動再生処理の制御を行う。

さらに、コントローラ２９は、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の推定捕集量が過堆積閾値Ｔ3以上となったか否かにより、フィルタ２１に粒子状物質が過剰に堆積しているか否かを判定する（過堆積判定）。コントローラ２９は、過堆積であると判定したときは、オペレータに対して過堆積である旨を報知するための信号（報知信号）を報知器２７に出力する。これにより、報知器２７は、報知音の発生、報知表示を行う。この場合、コントローラ２９は、必要な点検、整備、修理、交換等が行われるまでその報知を行うと共に、再生を禁止する過堆積報知処理の制御を行う。この結果、オペレータは、フィルタ２１に粒子状物質が過剰に堆積していることを知ることができるので、その旨を例えば整備工場の整備員に伝える。これにより、整備員は、必要な点検、整備、修理、交換等を行うことができる。

ところで、エンジン１０の回転数が低速の運転状態、即ち、低回転状態では、エンジン１０からの排気流量が少なくなり、フィルタ２１の入口側と出口側との差圧が小さくなると共に、差圧の脈動が不安定になりやすい。このため、エンジン１０が低回転状態にあるときは、第１の推定捕集量Ｈ1の推定精度を確保することが難しい。

例えば、図５中で、特性線３０は、エンジン回転数Ｎの時間変化を示している。この特性線３０のように、エンジン１０の運転状況が、回転数の高いハイアイドル状態から回転数の低いローアイドル状態になると、エンジン１０からの排気流量が少なくなる。図５中で、特性線３１は、差圧ΔＰの時間変化を示している。この特性線３１のように、フィルタ２１の差圧ΔＰは、ローアイドル状態になると、例えばΔＰａ1を下回るように小さくなる。そして、排気流量が少なくなることと、差圧ΔＰが小さくなることとが相まって、第１の推定捕集量Ｈ1は、大きく変化する。図５中で二点鎖線の特性線３２は、差圧ΔＰがΔＰａ1より小さくなったときの第１の推定捕集量Ｈ1を示している。この特性線３２のように、差圧ΔＰがΔＰａ1より小さくなると、第１の推定捕集量Ｈ1は、過大な値として推定されるおそれがある。

そこで、第１の参考例では、コントローラ２９は、エンジン１０が所定の低回転状態にある場合、即ち、差圧ΔＰが所定の値ΔＰａ1以下の場合には、第２の推定捕集量Ｈ2のみを用いて判定を行う構成としている。即ち、コントローラ２９は、差圧ΔＰが所定の値ΔＰａ1以下の場合には、第１の推定捕集量Ｈ1を用いずに、第２の推定捕集量Ｈ2のみを用いて判定を行う低回転時処理手段を備える構成としている。より具体的には、コントローラ２９は、自動で再生を行うか否かを判定する自動再生判定と、オペレータに対して手動で再生を行うように報知するか否かを判定する手動再生判定と、フィルタ２１に粒子状物質が過剰に堆積しているか否かを判定する過堆積判定とを、差圧ΔＰが所定の値ΔＰａ1以下の場合には、第１の推定捕集量Ｈ1を用いずに、第２の推定捕集量Ｈ2のみを用いて行う構成としている。このような低回転状態のときに行われる処理を含む、コントローラ２９により実行される図６ないし図８に示す再生処理については、後述する。

第１の参考例による油圧ショベル１は、上述の如き構成を有するもので、次に、その動作について説明する。

油圧ショベル１のオペレータは、上部旋回体４のキャブ８に搭乗し、エンジン１０を始動して油圧ポンプ１５を駆動する。これにより、油圧ポンプ１５からの圧油は、制御弁を介して各種アクチュエータに供給される。キャブ８に搭乗したオペレータが走行用の操作レバーを操作したときには、下部走行体２を前進または後退させることができる。

一方、キャブ８内のオペレータが作業用の操作レバーを操作することにより、作業装置５を俯仰動させて土砂の掘削作業等を行うことができる。この場合、小型の油圧ショベル１は、上部旋回体４による旋回半径が小さいため、例えば市街地のように狭い作業現場でも、上部旋回体４を旋回駆動しながら側溝堀作業等を行うことができる。

エンジン１０の運転時には、その排気管１２から有害物質である粒子状物質が排出される。このときに排気ガス浄化装置１８は、酸化触媒２０によって排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）を酸化除去することができる。フィルタ２１は、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する。これにより、浄化した排気ガスを下流側の排出口１９Ａを通じて外部に排出することができる。さらに、捕集した粒子状物質は、再生装置２２によって燃焼し除去され、フィルタ２１は再生される。

次に、再生装置２２により行われる再生処理について、図６ないし図８の流れ図を用いて説明する。なお、図６ないし図８の処理は、コントローラ２９に通電している間、コントローラ２９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１０の始動（イグニッションＯＮ）により、コントローラ２９が起動される。図６の処理動作がスタートすると、ステップ１では、圧力センサ２４，２５から圧力Ｐ1，Ｐ2をそれぞれ読込む。即ち、フィルタ２１の上流側の圧力Ｐ1と下流側の圧力Ｐ2とを読込む。次なるステップ２では、フィルタ２１の上流側の圧力Ｐ1と下流側の圧力Ｐ2との差圧ΔＰを、前述した数１式により演算する。

次のステップ３では、差圧ΔＰに基づいてフィルタ２１に捕集される粒子状物質の捕集量、即ち、第１の推定捕集量Ｈ1を推定（算出）する。この第１の推定捕集量Ｈ1は、コントローラ２９のメモリ２９Ａに格納された前述の第１のマップを用いて推定することができる。即ち、差圧ΔＰと排気ガス流量と推定捕集量Ｈ1とを対応させた第１のマップに基づいて、現時点の第１の推定捕集量Ｈ1を推定することができる。

次のステップ４では、回転センサ２３からエンジン回転数Ｎを読込む。ステップ５では、燃料噴射装置１４から噴射される燃料噴射量Ｆを読込む。なお、燃料噴射量Ｆは、例えば、エンジン１０の吸気側に設けられた図示しない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、例えばコントローラ２９から燃料噴射装置１４に出力される制御信号（燃料噴射指令）から算出することもできる。ステップ６では、排気温センサ２６から排気ガス温度ＧＴを読込む。

ステップ７は、エンジン回転数Ｎ、燃料噴射量Ｆおよび排気ガス温度ＧＴに基づいて、フィルタ２１に捕集される粒子状物質の捕集量、即ち、第２の推定捕集量Ｈ2を推定（算出）する。この第２の推定捕集量Ｈ2は、コントローラ２９のメモリ２９Ａに格納された第２のマップと計算式とを用いて推定することができる。

即ち、エンジン回転数Ｎと燃料噴射量Ｆとから前述の第２のマップを用いて単位時間当たりの排出量を求めると共に、その排出量を積算することにより、運転開始から現時点までの合計の排出量Ｈmを求める。具体的には、現時点での第２の推定捕集量Ｈ2は、上述した数２式に基づいて、合計の排出量Ｈmから、現時点までの再生処理で除去された粒子状物質の量（再生量）Ｊを減ずることにより推定することができる。

次のステップ８では、エンジン１０が低回転状態にあるか否かを判定する。即ち、図５に示すように、エンジン１０が低回転状態にある場合には、排気流量が少なくなることと、差圧ΔＰが小さくなることとが相まって、第１の推定捕集量Ｈ1が実際の捕集量に対して過大な値として推定（演算）されるおそれがある。そこで、ステップ８では、第１の演算手段による第１の推定捕集量Ｈ1を用いてよいか否か（第１の推定捕集量Ｈ1を有効とするか、または、無効とするか）を判定する。この場合、エンジンが低回転状態であるか否か（第１の推定捕集量Ｈ1を有効とするか、または、無効とするか）は、フィルタ２１の差圧ΔＰにより判定する。具体的には、ステップ８では、フィルタ２１の差圧ΔＰが所定の値ΔＰａ1よりも大きいか否かを判定する。

なお、所定の値ΔＰａ1は、エンジン１０が所定の低回転状態にあるか否かの境界値となるものである。即ち、それ以上エンジン１０の回転数Ｎが低くなると第１の推定捕集量Ｈ1の精度の低下を許容できなくなる回転数をＮ１とすると、この回転数Ｎ１に対応する差圧の値ΔＰａ1として設定されるものである。所定の値ΔＰａ1は、第１の推定捕集量Ｈ1の精度が低下することに起因する不要な再生処理（自動再生、手動再生、過堆積の報知）を抑制できる境界値（判定値）となるように、予め実験、計算、シミュレーション等により求め、コントローラ２９のメモリ２９Ａに格納しておく。

ステップ８で、「ＹＥＳ」、即ち、フィルタ２１の差圧ΔＰが所定の値ΔＰａ1よりも大きい（エンジン１０が低回転状態ではない）と判定された場合は、第１の演算手段による第１の推定捕集量Ｈ1を有効として再生処理の判定を行うことができる。そこで、ステップ９に進み、第１の推定捕集量Ｈ1と第２の推定捕集量Ｈ2との両方を用いた処理を行う。

このステップ９の処理は、図７に示すように、ステップ１１で、第１の推定捕集量Ｈ1および／または第２の推定捕集量Ｈ2が予め設定した自動再生閾値Ｔ1以上であるか否かにより、自動再生を行うか否かの判定を行う。このステップ１１で、「ＮＯ」、即ち、両方の推定捕集量Ｈ1，Ｈ2が自動再生閾値Ｔ1よりも小さいと判定された場合は、フィルタ２１に再生が必要なほど粒子状物質が捕集されていない（フィルタ２１が目詰まりしていない）と考えられる。この場合は、図７のリターン、図６のリターンを介して、図６のスタートに戻り、ステップ１以降の処理を繰り返す。

一方、ステップ１１で、「ＹＥＳ」、即ち、少なくとも何れか一方の推定捕集量Ｈ1，Ｈ2が自動再生閾値Ｔ1以上であると判定された場合は、フィルタ２１に再生が必要なほどないしそれ以上の粒子状物質が捕集されていると考えられる。そこで、この場合は、ステップ１２に進み、手動再生を行うか否かの判定を行なう。即ち、第１の推定捕集量Ｈ1および／または第２の推定捕集量Ｈ2が予め設定した手動再生閾値Ｔ2以上であるか否かにより、手動再生を行うか否かの判定を行う。

ステップ１２で、「ＮＯ」、即ち、両方の推定捕集量Ｈ1，Ｈ2が手動再生閾値Ｔ2よりも小さいと判定された場合は、フィルタ２１に手動再生が必要なほどの粒子状物質が捕集されていないと考えられる。この場合は、ステップ１３に進み、自動再生を開始する。即ち、ステップ１３では、コントローラ２９から燃料噴射装置１４にポスト噴射する旨の制御信号を出力する。これにより、エンジン１０からの排気ガスの温度を上昇させ、フィルタ２１に捕集（堆積）された粒子状物質を燃焼し除去する。

次いで、ステップ１４で自動再生が終了したか否か、即ち、フィルタ２１の粒子状物質を十分に燃焼し除去したか否かを判定する。この判定は、例えば、フィルタ２１内の粒子状物質の量が所定の値以下となったか否かにより判定することができる。ステップ１４では、フィルタ２１内の粒子状物質の量が所定の値以下となるまで自動再生を継続する（ポスト噴射を継続する）。所定値は、フィルタ２１の粒子状物質が十分に少なくなったか否かの境界値（判定値）となるように、予め実験、計算、シミュレーション等により求め、コントローラ２９のメモリ２９Ａに格納しておく。所定値以下となったか否かは、例えば、第１の演算手段により推定される推定捕集量Ｈ1および／または第２の演算手段により推定される推定捕集量Ｈ2から判定することができる。ステップ１４で、「ＹＥＳ」、即ち、フィルタ２１内の粒子状物質の量が所定の値以下となったら、自動再生を終了し（ポスト噴射を終了し）、図７のリターン、図６のリターンを介して、図６のスタートに戻り、ステップ１以降の処理を繰り返す。

一方、ステップ１２で、「ＹＥＳ」、即ち、少なくとも何れか一方の推定捕集量Ｈ1，Ｈ2が手動再生閾値Ｔ2以上であると判定された場合は、フィルタ２１に手動再生が必要なほどないしそれ以上の粒子状物質が捕集されていると考えられる。そこで、この場合は、ステップ１５に進み、フィルタ２１に粒子状物質が過剰に堆積しているか否かの判定を行なう。即ち、第１の推定捕集量Ｈ1および／または第２の推定捕集量Ｈ2が予め設定した過堆積閾値Ｔ3以上であるか否かにより、過堆積不調であるか否かの判定を行う。

ステップ１５で、「ＮＯ」、即ち、両方の推定捕集量Ｈ1，Ｈ2が過堆積閾値Ｔ3よりも小さいと判定された場合は、フィルタ２１に粒子状物質が過剰に堆積していないと考えられる。この場合は、ステップ１６に進み、手動再生を開始する。即ち、ステップ１６では、コントローラ２９から報知器２７に報知信号を出力し、オペレータに対して、手動で再生を行うように報知する。

次のステップ１７では、手動再生が終了したか否かの判定を行う。この判定は、オペレータが手動再生スイッチ２８を操作し、この操作に基づいて、コントローラ２９から燃料噴射装置１４にポスト噴射する旨の制御信号が出力されたか否かを判定する。これと共に、例えば、フィルタ２１内の粒子状物質の量が所定の値以下となったか否かを判定する。ステップ１７では、フィルタ２１内の粒子状物質の量が所定の値以下となるまで手動再生を継続する（ポスト噴射を継続する）。所定値は、フィルタ２１の粒子状物質が十分に少なくなったか否かの境界値（判定値）となるように、予め実験、計算、シミュレーション等により求め、コントローラ２９のメモリ２９Ａに格納しておく。所定値以下となったか否かは、例えば、第１の演算手段により推定される推定捕集量Ｈ1および／または第２の演算手段により推定される推定捕集量Ｈ2から判定することができる。ステップ１７で、「ＹＥＳ」、即ち、フィルタ２１内の粒子状物質の量が所定の値以下となったら、手動再生を終了し（ポスト噴射を終了し）、図７のリターン、図６のリターンを介して、図６のスタートに戻り、ステップ１以降の処理を繰り返す。

一方、ステップ１５で、「ＹＥＳ」、即ち、少なくとも何れか一方の推定捕集量Ｈ1，Ｈ2が過堆積閾値Ｔ3以上であると判定された場合は、再生を行うとフィルタ２１が溶損するほど粒子状物質が捕集されていると考えられる。そこで、この場合は、ステップ１８に進み、コントローラ２９から報知器２７に報知信号を出力し、オペレータに対して、過堆積不調である旨を報知する。次いで、ステップ１９に進み、必要な点検、整備、修理、交換等が行われるまで過堆積不調である旨を報知すると共に、再生を禁止する。ステップ１９で、必要な点検、整備、修理、交換等が行われと判定された場合は、図７のリターン、図６のリターンを介して、図６のスタートに戻り、ステップ１以降の処理を繰り返す。

一方、図６のステップ８で、「ＮＯ」、即ち、フィルタ２１の差圧ΔＰが所定の値ΔＰａ1以下である（エンジン１０が低回転状態にある）と判定された場合は、第１の演算手段による第１の推定捕集量Ｈ1を無効として再生処理の判定を行う。即ち、この場合は、ステップ１０に進み、第２の推定捕集量Ｈ2のみを用いた処理を行う。

このステップ１０の処理は、図８に示すステップ２１〜ステップ２９の処理となる。上述した図７に示す処理では、自動再生の判定（ステップ１１）、手動再生の判定（ステップ１２）、過堆積の判定（ステップ１５）を、第１の推定捕集量Ｈ1と第２の推定捕集量Ｈ2との両方を用いて行うのに対して、図８に示す処理では、自動再生の判定（ステップ２１）、手動再生の判定（ステップ２２）、過堆積の判定（ステップ２５）を、第２の推定捕集量Ｈ2のみを用いて行う。この点が相違する以外、図８に示すステップ２１〜ステップ２９の処理は、図７に示すステップ１１〜ステップ１９の処理と同様であるため、これ以上の説明は省略する。

かくして、第１の参考例によれば、ステップ８の処理により、エンジン１０が所定の低回転状態にあると判定された場合、即ち、フィルタ２１の差圧ΔＰが所定の値ΔＰａ1以下であると判定された場合には、ステップ１０に進む。このステップ１０では、第１の推定捕集量Ｈ1を用いずに、第２の推定捕集量Ｈ2のみを用いて判定が行われる。即ち、図８に示すように、ステップ２１の自動再生判定と、ステップ２２の手動再生判定と、ステップ２５の過堆積判定が、第１の推定捕集量Ｈ1を用いずに、第２の推定捕集量Ｈ2のみを用いて行われる。

換言すれば、ステップ８により、エンジン１０が低回転状態にある（フィルタ２１の差圧ΔＰが所定の値ΔＰａ1以下である）と判定された場合には、自動再生判定、手動再生判定、過堆積判定について、精度が低下するおそれのある第１の推定捕集量Ｈ1を用いずにこの第１の推定捕集量Ｈ1を無効化し、第２の推定捕集量Ｈ2のみを用いる。このため、第１の推定捕集量Ｈ1の精度が低下することに起因する不要な自動再生、手動再生、過堆積の報知を抑制することができる。

即ち、図５中に二点鎖線の特性線３２で示すように、エンジン１０が低回転状態の場合に、排気流量が少なくなることと、差圧ΔＰが小さくなることとが相まって、第１の推定捕集量Ｈ1が過大な値として推定されても、この間は、第２の推定捕集量Ｈ2のみを判定に用いる。このため、再生を行う必要がないにも拘わらず、第１の推定捕集量Ｈ1が自動再生閾値Ｔ1、手動再生閾値Ｔ2、過堆積閾値Ｔ3を超えるような値として推定されることにより、不必要な再生が行われたり、誤った過堆積不調の報知が行われることを抑制することができる。この結果、燃費の向上、耐久性の向上、エンジンオイルの希釈化（オイルダイリューション）の抑制、過堆積の報知の信頼性の向上を図ることができる。

第１の参考例によれば、エンジン１０が所定の低回転状態であるか否かを、フィルタ２１の差圧ΔＰにより判定する構成としている。このため、第１の推定捕集量Ｈ1の精度が低下するおそれのあるエンジン１０の低回転状態であるか否か、即ち、エンジン１０が回転数Ｎ1以下で運転されているか否かを、差圧ΔＰに基づいて安定して判定することができる。

なお、第１の参考例では、図６のステップ１〜３の処理が第１の演算手段の具体例を示し、図６のステップ４〜７の処理が第２の演算手段の具体例を示している。さらに、図６のステップ８〜１０の処理（図７のステップ１１〜１９の処理、および、図８のステップ２１〜２９の処理を含む）が再生判定手段の具体例を示している。

次に、図９および図１０は本発明の第１の実施の形態を示している。第１の実施の形態の特徴は、エンジンが所定の低回転状態にある場合には、エンジンが所定の低回転状態になった時点での第１の演算手段による第１の推定捕集量（Ｈ1）を用いて判定を行う低回転時処理手段を備える構成としたことにある。なお、第１の実施の形態では、上述した第１の参考例と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

アクセサリの通電、または、エンジン１０の始動（イグニッションＯＮ）により、コントローラ２９が起動される。図９の処理動作がスタートすると、上述した図６のステップ１〜ステップ７と同様に、第１の推定捕集量Ｈ1と第２の推定捕集量Ｈ2が推定（算出）され、上述した図６のステップ８と同様に、エンジン１０が低回転状態にあるか否かの判定、即ち、フィルタ２１の差圧ΔＰが所定の値ΔＰａ1よりも大きいか否かの判定が行われる。

ステップ８で、「ＮＯ」、即ち、フィルタ２１の差圧ΔＰが所定の値ΔＰａ1以下である（エンジン１０が低回転状態にある）と判定された場合は、エンジン１０が所定の低回転状態になった時点、即ち、フィルタ２１の差圧ΔＰが所定の値ΔＰａ1以下となった時点での第１の演算手段による第１の推定捕集量Ｈ1を用いて再生処理（自動再生、手動再生、過堆積の報知）の判定を行う。即ち、この場合は、ステップ３１に進み、ステップ３で推定された第１の推定捕集量Ｈ1を、フィルタ２１の差圧ΔＰが所定の値ΔＰａ1以下となった時点での第１の推定捕集量Ｈ1の値に補正する。

そして、この補正された第１の推定捕集量Ｈ1と、ステップ７で推定された第２の推定捕集量Ｈ2とを用いて、続くステップ９の処理を行う。なお、ステップ８で、「ＹＥＳ」、即ち、フィルタ２１の差圧ΔＰが所定の値ΔＰａ1よりも大きい（エンジン１０が低回転状態ではない）と判定された場合は、ステップ３１を介することなく、ステップ９に進む。

ステップ９の処理は、上述した図６のステップ９（図７のステップ１１〜１９）の処理と同様の処理である。ステップ８で「ＹＥＳ」と判定された場合は、上述した第１の参考例のステップ８で「ＹＥＳ」と判定された場合と同様に、ステップ３で推定された第１の推定捕集量Ｈ1とステップ７で推定された第２の推定捕集量Ｈ2を用いた処理が行われる。これに対し、ステップ８で「ＮＯ」と判定された場合は、ステップ３で推定された第１の推定捕集量Ｈ1を用いずに、ステップ３１で補正された第１の推定捕集量Ｈ1とステップ７で推定された第２の推定捕集量Ｈ2を用いた処理が行われる。

第１の実施の形態によれば、ステップ８の処理により、エンジン１０が所定の低回転状態にあると判定された場合、即ち、フィルタ２１の差圧ΔＰが所定の値ΔＰａ1以下であると判定された場合には、ステップ９の処理が、ステップ３１で補正された第１の推定捕集量Ｈ1とステップ７で推定された第２の推定捕集量Ｈ2とを用いて行われる。具体的には、ステップ９の処理に対応する図７の処理のステップ１１の自動再生判定と、ステップ１２の手動再生判定と、ステップ１５の過堆積判定が、ステップ３１で補正された第１の推定捕集量Ｈ1とステップ７で推定された第２の推定捕集量Ｈ2とを用いて行われる。換言すれば、ステップ８により、エンジン１０が低回転状態にある（フィルタ２１の差圧ΔＰが所定の値ΔＰａ1以下である）と判定された場合には、自動再生判定と手動再生判定と過堆積判定に、精度が低下するおそれのある第１の推定捕集量Ｈ1をそのまま用いずに、ステップ３１で補正した第１の推定捕集量Ｈ1、即ち、エンジン１０が低回転状態になった（フィルタ２１の差圧ΔＰが所定の値ΔＰａ1以下になった）時点での第１の推定捕集量Ｈ1を用いる。

図１０中の太い二点鎖線の特性線３３は、第１の実施の形態で用いる補正された第１の推定捕集量Ｈ1を示している。この場合、特性線３３は、差圧ΔＰがΔＰａ1以下となった時点３１Ａ、即ち、エンジン１０の回転数Ｎがハイアイドル（ＮＨ）からローアイドル（ＮＬ）になる過程でＮ1以下となった時点３０Ａの第１の推定捕集量Ｈ1を示している。このように第１の実施の形態では、図１０中で第１の推定捕集量Ｈ1を示している特性線３３で、時点３３Ａでの値を再生処理に用いるものである。図１０中の特性線３３は、エンジン１０の回転数Ｎが所定の値Ｎ1よりも高い状態から所定の値Ｎ1以下となり、再び所定の値Ｎ1よりも高い状態となるまでの間、継続して再生処理に用いられるものである。換言すれば、図１０中の特性線３３は、差圧ΔＰが所定の値ΔＰａ1よりも高い状態から所定の値ΔＰａ1以下となり、再び所定の値ΔＰａ1よりも高い状態となるまでの間、継続して再生処理に用いられるものである。

このように特性線３３を用いることにより、エンジン１０が低回転状態のときに、第１の推定捕集量Ｈ1が過大な値として推定されても、この間は、エンジン１０が低回転状態になった時点３０Ａ（フィルタ２１の差圧ΔＰが所定の値ΔＰａ1以下になった時点３１Ａ）での第１の推定捕集量Ｈ1（時点３３Ａの値）が保持される。

このため、第１の実施の形態では、特性線３３を用いることにより、細い二点鎖線の特性線３２で示すような、第１の推定捕集量Ｈ1が自動再生閾値Ｔ1、手動再生閾値Ｔ2、過堆積閾値Ｔ3を超えるような値として推定されることがない。これにより、不必要な再生が行われたり、誤った過堆積不調の報知が行われることを抑制することができる。この結果、燃費の向上、耐久性の向上、エンジンオイルの希釈化（オイルダイリューション）の抑制、過堆積の報知の信頼性の向上を図ることができる。

なお、第１の実施の形態では、図９のステップ１〜３の処理が本発明の構成要件である第１の演算手段の具体例を示し、図９のステップ４〜７の処理が第２の演算手段の具体例を示している。さらに、図９のステップ８，９，３１の処理（図７のステップ１１〜１９の処理を含む）が本発明の構成要件である再生判定手段の具体例を示している。

次に、図１１は本発明の第２の参考例を示している。第２の参考例の特徴は、エンジンが所定の低回転状態であるか否かを該エンジンの回転数（Ｎ）により判定する構成としたことにある。なお、第２の参考例では、上述した第１の参考例と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

図１１のステップ４１は、上述した第１の参考例の図６のステップ８に代えて、第２の参考例で用いたものである。このステップ４１では、エンジン１０が低回転状態にあるか否かを、エンジン１０の回転数Ｎが所定の値Ｎ1よりも大きいか否かにより判定する。なお、所定の値Ｎ１は、それ以上エンジン１０の回転数Ｎが低くなると第１の推定捕集量Ｈ1の精度の低下を許容できなくなる回転数として設定する。所定の値Ｎ１は、第１の推定捕集量Ｈ1の精度が低下することに起因する不要な再生処理（自動再生、手動再生、過堆積の報知）を抑制できる境界値（判定値）となるよう、予め実験、計算、シミュレーション等により求め、コントローラ２９のメモリ２９Ａに格納しておく。

第２の参考例は、上述の如きステップ４１によりエンジン１０が低回転状態にあるか否かの判定を行うもので、その基本的作用については、上述した第１の参考例によるものと格別差異はない。特に、第２の参考例によれば、第１の推定捕集量Ｈ1の精度が低下するおそれのあるエンジン１０の低回転状態を、回転数Ｎに基づいて安定して判定することができる。

なお、第２の参考例では、図１１のステップ１〜３の処理が第１の演算手段の具体例を示し、図１１のステップ４〜７の処理が第２の演算手段の具体例を示している。さらに、図１１のステップ４１，９，１０の処理（図７のステップ１１〜１９の処理、および、図８のステップ２１〜２９の処理を含む）が再生判定手段の具体例を示している。

次に、図１２は本発明の第２の実施の形態を示している。第２の実施の形態の特徴は、エンジンが所定の低回転状態にある場合には、エンジンが所定の低回転状態になった時点での第１の演算手段による第１の推定捕集量（Ｈ1）を用いて判定を行う低回転時処理手段を備えると共に、エンジンが所定の低回転状態であるか否かを該エンジンの回転数（Ｎ）により判定する構成としたことにある。なお、第２の実施の形態では、上述した第１の参考例、第１の実施の形態、第２の参考例と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

図１２のステップ５１は、上述した第２の参考例の図１１のステップ４１と同様の処理を行うものである。即ち、ステップ５１では、エンジン１０が低回転状態にあるか否かを、エンジン１０の回転数Ｎが所定の値Ｎ1よりも大きいか否かにより判定する。

図１２のステップ５２は、上述した第１の実施の形態の図９のステップ３１と同様に、ステップ３で推定された第１の推定捕集量Ｈ1の補正を行うものである。この場合、図９のステップ３１では、前述の図１０に示されるように、フィルタ２１の差圧ΔＰが所定の値ΔＰａ1以下となった時点３１Ａでの第１の推定捕集量Ｈ1の値（即ち、時点３３Ａの値）に補正する構成である。これに対して、図１２のステップ５２では、図１０に示されるように、エンジン１０の回転数Ｎが所定の値Ｎ1以下になった時点３０Ａでの第１の推定捕集量Ｈ1の値（即ち、時点３３Ａの値）に補正する構成としている。

なお、第２の実施の形態では、図１０に示すように、所定の値Ｎ1を、１の値として設定しているが、例えば、エンジン１０の回転数Ｎが減少するとき（ハイアイドル側からローアイドル側に変化するとき）と増大するとき（ローアイドル側からハイアイドル側に変化するとき）とで異なる判定値として設定してもよい。この点は、第２の参考例で用いた所定の値Ｎ1についても同様である。また、第１の参考例および第１の実施の形態で用いた差圧ΔＰの所定の値ΔＰａ1についても、例えば、エンジン１０の回転数Ｎが減少するとき（差圧ΔＰが減少するとき）と増大するときとで異なる判定値として設定してもよい。

第２の実施の形態は、エンジン１０が所定の低回転状態にあるか否かを該エンジン１０の回転数Ｎにより判定すると共に、エンジン１０の回転数Ｎが所定の値Ｎ1以下になった時点３０Ａでの第１の演算手段による第１の推定捕集量Ｈ1、即ち、時点３３Ａの値を用いて再生処理（自動再生、手動再生、過堆積の報知）の判定を行うものである。この場合に、第１の推定捕集量Ｈ1は、エンジン１０の回転数Ｎが所定の値Ｎ1以下になった時点３０Ａから再び所定の値Ｎ1よりも高くなる時点３０Ｂまでの間、時点３３Ａの値が継続して用いられる。このような第２の実施の形態も、上述した第１の参考例、第１の実施の形態、第２の参考例によるものと同様の作用、効果を得ることができる。

なお、第２の実施の形態では、図１２のステップ１〜３の処理が本発明の構成要件である第１の演算手段の具体例を示し、図１２のステップ４〜７の処理が第２の演算手段の具体例を示している。さらに、図１２のステップ５１，９，５２の処理（図７のステップ１１〜１９の処理を含む）が本発明の構成要件である再生判定手段の具体例を示している。

次に、図１３は本発明の第３の実施の形態を示している。第３の実施の形態の特徴は、自動再生を、ポスト噴射ではなく、エンジンの吸気側に設けた吸気絞り弁と排気側に設けた排気絞り弁とのうちの少なくとも一方の絞り弁の流路を絞る方向に操作することにより行う構成としたことにある。なお、第３の実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、４１はフィルタ２１に捕集された粒子状物質を燃焼させることにより該フィルタ２１の再生を行う再生装置である。再生装置４１は、燃料噴射装置１４、吸気絞り弁４２、排気絞り弁４３、回転センサ２３、圧力センサ２４，２５、排気温センサ２６、報知器２７、手動再生スイッチ２８およびコントローラ２９を含んで構成されている。この再生装置４１により、自動再生を行うときは、吸気絞り弁４２と排気絞り弁４３とのうちの少なくとも一方の絞り弁の流路を絞る方向に操作することによりフィルタ２１に堆積した粒子状物質を燃焼して除去する。一方、手動再生を行うときは、報知器２７からの報知音等を受け、オペレータの手動により燃料噴射装置１４でポスト噴射を行い、フィルタ２１に堆積した粒子状物質を燃焼して除去する。

吸気絞り弁４２は、エンジン１０の吸気管１１側に設けられ、該吸気絞り弁４２は、フィルタ２１の再生を行う再生装置４１を構成している。ここで、吸気絞り弁４２は、コントローラ２９からの制御信号により通常時は開弁状態（例えば、燃料噴射量Ｆに対応した開度、または全開状態）に保持される。一方、自動再生を行うときは、コントローラ２９からの制御信号により吸気絞り弁４２は流路を絞る方向に操作される。

これにより、吸気絞り弁４２は、空気と燃料との空燃比がリッチ傾向となるように吸入空気量を絞る。このとき、エンジン１０の燃焼室内では、空燃比がリッチ傾向となった燃料を燃焼させることにより、排気管１２側に排出する排気ガスの温度が上昇し、フィルタ２１に捕集された粒子状物質を燃焼し除去することができる。

排気絞り弁４３は、エンジン１０の排気管１２側に設けられ、該排気絞り弁４３も、フィルタ２１の再生を行う再生装置４１を構成している。ここで、排気絞り弁４３は、コントローラ２９からの制御信号により通常時は全開状態に保持される。一方、自動再生を行うときは、コントローラ２９からの制御信号により排気絞り弁４３は流路を絞る方向に操作され、その開度を小さく絞る制御を行う。

これにより、排気絞り弁４３は、排気管１２内を流れる排気ガスの流量を絞ってエンジン１０に背圧を与え、エンジン１０の負荷を増大させる。このとき、コントローラ２９は、エンジン１０の燃料噴射装置１４による燃料噴射量Ｆを上記負荷に対応して増大させる。この結果、排気ガスの温度が上昇し、フィルタ２１に捕集された粒子状物質を燃焼し除去することができる。

第３の実施の形態は、上述の如き吸気絞り弁４２と排気絞り弁４３とのうちの少なくとも一方の絞り弁の流路を絞る方向に操作することにより自動再生を行うもので、その基本的作用については、上述した第１の実施の形態によるものと格別差異はない。

特に、第３の実施の形態の場合は、自動再生を吸気絞り弁４２と排気絞り弁４３とのうちの少なくとも一方の絞り弁の流路を絞る方向に操作することにより行うため、自動再生をポスト噴射により行う場合と比較して低温で行うことができる。これにより、フィルタ２１の耐久性を向上することができる。

なお、上述した各実施の形態および各参考例では、コントローラ２９は、自動再生判定、手動再生判定および過堆積判定の３つの判定を行う構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、コントローラを、自動再生判定と手動再生判定との２つの判定を行う構成としてもよい。この場合は、図７中のステップ１５，１８，１９の処理と図８のステップ２５，２８，２９を省略することにより構成することができる。

上述した各実施の形態および各参考例では、第２の推定捕集量Ｈ2は、エンジン回転数Ｎ、燃料噴射量Ｆおよび排気ガス温度ＧＴ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、エンジン回転速度Ｎ、燃料噴射量Ｆおよび排気ガス温度ＧＴ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。

上述した各実施の形態および各参考例では、排気ガス浄化装置１８を、酸化触媒２０とフィルタ２１とにより構成した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、酸化触媒と粒子状物質除去フィルタの他、尿素噴射弁、選択還元触媒装置等を組合せて用いる構成としてもよい。

さらに、前述した各実施の形態および各参考例では、排気ガス浄化装置１８を小型の油圧ショベル１に搭載した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明による排気ガス浄化装置を備えた建設機械はこれに限るものではなく、例えば中型以上の油圧ショベルに適用してもよい。また、ホイール式の下部走行体を備えた油圧ショベル、ホイールローダ、フォークリフト、油圧クレーン等の建設機械にも広く適用することができるものである。

１ 油圧ショベル（建設機械）
２ 下部走行体（車体）
４ 上部旋回体（車体）
１０ エンジン
１４ 燃料噴射装置
１８ 排気ガス浄化装置
２１ フィルタ
２２，４１ 再生装置
２４，２５ 圧力センサ
２６ 排気温センサ
２７ 報知器
２８ 手動再生スイッチ
２９ コントローラ
３０ 特性線（エンジン回転数Ｎの特性）
３１ 特性線（差圧ΔＰの特性）
３２ 特性線（差圧ΔＰ低下時の誤った第１の推定捕集量Ｈ1の特性）
３３ 特性線（差圧ΔＰがΔＰａ1となった時点での第１の推定捕集量Ｈ1の特性）
３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３３Ａ 時点

Claims (6)

1. 自走可能な下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載されたエンジンと、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前記エンジンの排気側に設けられる排気ガス浄化装置と、前記フィルタに捕集される粒子状物質を燃焼させることにより前記フィルタの再生の制御を行うコントローラを含む再生装置とを備え、前記コントローラは、前記フィルタに捕集される粒子状物質の捕集量を前記フィルタの入口側の圧力と出口側の圧力の差である差圧に基づいて推定する第１の演算手段と、前記フィルタに捕集される粒子状物質の捕集量を前記エンジンの回転数、燃料噴射量および排気ガス温度に基づいて推定する第２の演算手段と、前記第１の演算手段により推定された第１の推定捕集量と前記第２の演算手段により推定された第２の推定捕集量とを用いて前記再生を行うか否かの判定を行う再生判定手段とを有する建設機械において、
   前記再生判定手段は、前記差圧が所定の値よりも高い場合には、前記第１の演算手段により推定された第１の推定捕集量と前記第２の演算手段により推定された第２の推定捕集量のいずれか一方が予め定められた閾値を超えたときに前記フィルタの再生を行う判定を行い、前記差圧が前記所定の値より高い値から低い値になった場合には、前記差圧が前記所定の値より低い間、前記第１の演算手段により推定される第１の推定捕集量が、前記差圧が前記所定の値より低い値になったときの第１の推定捕集量と、前記第２の演算手段によって推定された第２の推定捕集量とのいずれか一方が予め定められた閾値を超えたときに前記フィルタの再生を行う判定を行うことを特徴とする建設機械。
2. 請求項１に記載の建設機械において、前記再生判定手段は、前記フィルタの再生を手動で行うよう報知するか否かを判定する手動再生判定手段を有し、前記手動再生判定手段は、前記第１の推定捕集量または前記第２の推定捕集量のいずれか一方が手動再生の閾値を超えたときに、前記フィルタの再生を手動で行うよう報知することを特徴とする建設機械。
3. 請求項２に記載の建設機械において、前記再生判定手段は、前記フィルタに粒子状物質が過剰に堆積しているか否かを判定する過堆積判定手段を有し、前記第１の推定捕集量または前記第２の推定捕集量のいずれか一方が過堆積閾値を超えたときに、前記フィルタを点検するよう報知することを特徴とする建設機械。
4. 自走可能な下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載されたエンジンと、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前記エンジンの排気側に設けられる排気ガス浄化装置と、前記フィルタに捕集される粒子状物質を燃焼させることにより前記フィルタの再生の制御を行うコントローラを含む再生装置とを備え、前記コントローラは、前記フィルタに捕集される粒子状物質の捕集量を前記フィルタの入口側の圧力と出口側の圧力の差である差圧に基づいて推定する第１の演算手段と、前記フィルタに捕集される粒子状物質の捕集量を前記エンジンの回転数、燃料噴射量および排気ガス温度に基づいて推定する第２の演算手段と、前記第１の演算手段により推定された第１の推定捕集量と前記第２の演算手段により推定された第２の推定捕集量とを用いて前記再生を行うか否かの判定を行う再生判定手段とを有する建設機械において、
   前記再生判定手段は、前記エンジンの回転数が所定の値よりも高い場合には、前記第１の演算手段により推定された第１の推定捕集量と前記第２の演算手段により推定された第２の推定捕集量のいずれか一方が予め定められた閾値を超えたときに前記フィルタの再生を行う判定を行い、前記エンジンの回転数が前記所定の値より高い値から低い値になった場合には、前記エンジンの回転数が前記所定の値より低い間、前記第１の演算手段により推定される第１の推定捕集量が、前記エンジンの回転数が前記所定の値より低い値になったときの第１の推定捕集量と、前記第２の演算手段によって推定された第２の推定捕集量とのいずれか一方が予め定められた閾値を超えたときに前記フィルタの再生を行う判定を行うことを特徴とする建設機械。
5. 請求項４に記載の建設機械において、前記再生判定手段は、前記フィルタの再生を手動で行うよう報知するか否かを判定する手動再生判定手段を有し、前記手動再生判定手段は、前記第１の推定捕集量または前記第２の推定捕集量のいずれか一方が手動再生の閾値を超えたときに、前記フィルタの再生を手動で行うよう報知することを特徴とする建設機械。
6. 請求項５に記載の建設機械において、前記再生判定手段は、前記フィルタに粒子状物質が過剰に堆積しているか否かを判定する過堆積判定手段を有し、前記第１の推定捕集量または前記第２の推定捕集量のいずれか一方が過堆積閾値を超えたときに、前記フィルタを点検するよう報知することを特徴とする建設機械。

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