JP5320124B2 - 作業車両および作業車両の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、作業車両および作業車両の制御方法に関する。

作業車両には、エンジンから排出される排気ガス中のパーティキュレート（粒子状物質）を捕集するフィルタが備えられたものがある。このフィルタに捕集されたパーティキュレートの一部は、排気ガスによる高温雰囲気中において燃焼するが、排気ガスの温度が十分に高くない場合には、捕集したパーティキュレートがフィルタに堆積し続けることになる。そして、パーティキュレートの堆積量が増大すると、フィルタの機能が低下する恐れがある。

そこで、従来の作業車両では、排気ガスの温度を上昇させることによりフィルタに堆積したパーティキュレートの燃焼を促進させるフィルタ再生処理が行われている。例えば、特許文献１に記載の作業車両では、吸込み空気の冷却を抑制することによって、排気ガスの温度を上昇させ、フィルタに担持された触媒の活性温度域まで加熱させている。また、特許文献２に記載の作業車両では、エンジンの燃料噴射制御により、排気ガス中に燃料を添加して、この燃料の反応熱によって排気ガスの温度を上昇させている。

特開２００８−６４００５号公報 特開２００８−７５５６０号公報

しかし、上記のようなフィルタ再生処理が行われても、パーティキュレートの堆積量が増大し続ける場合がある。本願の発明者の研究によれば、エンジンの出力トルクと回転数との状態により、上記のようなフィルタ再生処理が行われても、パーティキュレートの燃焼が十分に進まず、パーティキュレートが堆積し続ける場合があることが分かった。例えば、エンジンの出力トルクが小さく、且つ、エンジン回転数が高い状態で作業車両が運転されている場合には、フィルタ再生処理が行われても、パーティキュレートの燃焼が十分に進まない。エンジンの出力トルクが小さい場合には、排気ガスの温度が十分に高くならず、また、エンジン回転数が高いと、エンジンからの排気ガスの流速が高くなることにより排気ガスの温度が上昇し難くなるからである。一方、エンジンの出力トルクが小さくても、エンジン回転数が低ければ、パーティキュレートの燃焼が進み易くなることも分かった。

本発明は、上記の知見に基づくものであり、フィルタに堆積したパーティキュレートの燃焼を促進させることができる作業車両およびその制御方法を提供することにある。

第１発明に係る作業車両は、エンジンと、油圧ポンプと、作業機と、フィルタと、フィルタ再生部と、堆積量検知部と、回転数設定部と、作業機操作部と、作業機ロック操作部と、再生実行操作部と、警告出力部と、制御部と、を備える。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。作業機は、油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動される。フィルタは、エンジンからの排気ガス中のパーティキュレートを捕集する。フィルタ再生部は、排気ガスの温度を上昇させることにより、フィルタに捕集されたパーティキュレートを燃焼させるフィルタ再生処理を行う。堆積量検知部は、フィルタでのパーティキュレートの堆積量を検知する。回転数設定部は、エンジンの目標回転数を設定するために操作される。作業機操作部は、作業機を動作させるために操作される。作業機ロック操作部は、作業機操作部による作業機の操作を禁止するために操作される。再生実行操作部は、フィルタ再生部にフィルタ再生処理を実行させるために操作される。警告出力部は、所定の警告を出力する。制御部は、パーティキュレートの堆積量が所定の閾値以上となった場合には、警告出力部によって警告を出力させる。また、制御部は、パーティキュレートの堆積量が所定の閾値以上となった場合において、さらに、回転数設定部によって目標回転数が低減され、且つ、作業機ロック操作部によって作業機の操作が禁止され、且つ、再生実行操作部が操作された場合に、エンジンを、低減された目標回転数にて制御すると共に、フィルタ再生処理を実行させる。

この作業車両では、パーティキュレートの堆積量が所定の閾値以上となった場合には、制御部は、警告出力部によって警告を出力させると共に、所定の操作がオペレータによって行われたかを判定する。すなわち、回転数設定部によって目標回転数が低減され、且つ、作業機ロック操作部によって作業機の操作が禁止され、且つ、再生実行操作部が操作されたか否かが判定される。これらの条件が満たされると、制御部は、フィルタ再生部にフィルタ再生処理を実行させる。このため、エンジン回転数を低下させた状態でフィルタ再生処理を実行することができる。これにより、排気ガスの温度を十分に上昇させることができ、フィルタに堆積したパーティキュレートの燃焼を促進させることができる。

第２発明に係る作業車両の制御方法は、エンジンと、油圧ポンプと、作業機と、フィルタと、フィルタ再生部と、堆積量検知部と、回転数設定部と、作業機操作部と、作業機ロック操作部と、再生実行操作部と、警告出力部と、を備える作業車両の制御方法である。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。作業機は、油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動される。フィルタは、エンジンからの排気ガス中のパーティキュレートを捕集する。フィルタ再生部は、排気ガスの温度を上昇させることにより、フィルタに捕集されたパーティキュレートを燃焼させるフィルタ再生処理を行う。堆積量検知部は、フィルタでのパーティキュレートの堆積量を検知する。回転数設定部は、エンジンの目標回転数を設定するために操作される。作業機操作部は、作業機を動作させるために操作される。作業機ロック操作部は、作業機操作部による作業機の操作を禁止するために操作される。再生実行操作部は、フィルタ再生部にフィルタ再生処理を実行させるために操作される。警告出力部は、所定の警告を出力する。そして、この制御方法は、以下のステップを備える。
・パーティキュレートの堆積量が所定の閾値以上となった場合に、警告出力部によって警告を出力させるステップ。
・回転数設定部によって目標回転数が低減されたか否かを判定するステップ。
・作業機ロック操作部によって作業機の操作が禁止されたか否かを判定するステップ。
・再生実行操作部が操作されたか否かを判定するステップ。
・パーティキュレートの堆積量が所定の閾値以上となった場合に、回転数設定部によって目標回転数が低減され、且つ、作業機ロック操作部によって作業機の操作が禁止され、且つ、再生実行操作部が操作された場合に、エンジンを、低減された目標回転数にて制御すると共に、フィルタ再生処理を実行させるステップ。

この作業車両の制御方法では、パーティキュレートの堆積量が所定の閾値以上となった場合には、警告出力部が警告を出力すると共に、所定の操作がオペレータによって行われたか否かの判定が行われる。すなわち、回転数設定部によって目標回転数が低減され、且つ、作業機ロック操作部によって作業機の操作が禁止され、且つ、再生実行操作部が操作されたか否かが判定される。これらの条件が満たされると、フィルタ再生部がフィルタ再生処理を実行する。このため、この作業車両の制御方法では、エンジン回転数を低下させた状態でフィルタ再生処理を実行することができる。これにより、排気ガスの温度を十分に上昇させることができ、フィルタに堆積したパーティキュレートの燃焼を促進させることができる。

本発明では、排気ガスの温度を十分に上昇させることができ、フィルタに堆積したパーティキュレートの燃焼を促進させることができる。

油圧ショベルの外観図。 油圧ショベルが備える油圧システムの構成を示す概略図。 油圧ショベルのエンジン出力トルク特性およびポンプ吸収トルク特性を示す図。 油圧ショベルが備える排気ガス浄化部の構成を示すブロック図。 油圧ショベルの制御方法を示すフローチャート。 油圧ショベルの制御方法を示すフローチャート。 油圧ショベルの制御方法を示すフローチャート。 エンジン出力トルク特性における通常再生不可能領域と通常再生可能領域を示すグラフ。

＜外観構成＞
本発明の一実施形態に係る油圧ショベル１を図１に示す。この油圧ショベル１は、走行体２と、旋回体３と、作業機４とを備えている。

走行体２は、一対の走行装置１１，１２を有する。各走行装置１１，１２は、履帯１３，１４と走行モータ（図示せず）とを有し、履帯１３，１４が走行モータによって駆動されることによって、油圧ショベル１を走行させる。

旋回体３は、走行体２上に載置されている。旋回体３は、図示しない旋回モータによって走行体２上において旋回する。また、旋回体３の前部左側位置には運転室１５が設けられている。

作業機４は、旋回体３の前部中央位置に取り付けられており、ブーム２１、アーム２２、バケット２３を有する。ブーム２１の基端部は、旋回体３に回転可能に連結されている。また、ブーム２１の先端部はアーム２２の基端部に回転可能に連結されている。アーム２２の先端部は、バケット２３に回転可能に連結されている。また、ブーム２１、アーム２２およびバケット２３のそれぞれに対応するように油圧シリンダ（ブームシリンダ２４、アームシリンダ２５およびバケットシリンダ２６）が配置されている。これらの油圧シリンダ２４〜２６が駆動されることによって作業機４が駆動され、これにより、掘削等の作業が行われる。

＜油圧システムの構成＞
次に、油圧ショベル１が備える油圧システムの構成を図２に示す。この油圧システムは、油圧ポンプ３１がエンジン３２によって駆動され、油圧ポンプ３１から吐出された作動油が操作弁３３を介して、ブームシリンダ２４、アームシリンダ２５、バケットシリンダ２６、走行モータ、旋回モータなどの油圧アクチュエータに供給および排出されるように構成されている。油圧アクチュエータへの油圧の供給および排出が制御されることにより、作業機４の動作、旋回体３の旋回、および走行体２の走行動作が制御される。

エンジン３２は、ディーゼルエンジンであり、燃料噴射装置３４からの燃料の噴射量が調整されることにより、エンジン３２の出力が制御される。燃料噴射量の調整は、燃料噴射装置３４がエンジンコントローラ３５によって制御されることで行われる。なお、エンジン３２の実回転数は、回転数センサ３６にて検出され、その検出信号は、エンジンコントローラ３５およびポンプコントローラ３７にそれぞれ入力される。

油圧ポンプ３１は、エンジン３２によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ３１から吐出された作動油は、後述する操作弁３３を介して油圧アクチュエータに供給される。また、油圧ポンプ３１から吐出された作動油は、自己圧減圧弁３８によって一定の圧力に減圧されて、各種のバルブのパイロット用に供給される。

油圧ポンプ３１は、斜板４１の傾転角が制御されることにより吐出容量を制御可能な可変容量型の油圧ポンプである。斜板４１には、図示しないサーボピストンが連結されており、サーボピストンが駆動されることによって斜板４１の傾転角が制御される。これにより、油圧ポンプ３１の吐出容量が制御される。サーボピストンを駆動するための油圧は、サーボバルブ４２によって制御される。サーボバルブ４２は、サーボバルブ４２に供給されるパイロット圧に応じて、サーボピストンへ供給する油圧を制御する。このパイロット圧は、ＰＣバルブ４４およびＬＳバルブ４３を介してサーボバルブ４２に供給される。これにより、図３に示すような、ポンプ吸収トルク特性が得られる（ラインＰＬ１，ＰＬ２参照）。

ＬＳバルブ４３は、油圧ポンプ３１の吐出圧と油圧アクチュエータの負荷圧との差圧が一定になるようにサーボバルブ４２へのパイロット圧を制御する。

ＰＣバルブ４４は、油圧ポンプ３１の吸収トルク（以下、「ポンプ吸収トルク」と呼ぶ）が一定となるようにサーボバルブ４２へのパイロット圧を制御する。また、ポンプ吸収トルクは、ＰＣ−ＥＰＣバルブ４７からＰＣバルブ４４に供給されるパイロット圧によって制御される。ＰＣ−ＥＰＣバルブ４７は、電磁制御弁であり、ポンプコントローラ３７からの信号によって電気的に制御される。

なお、油圧ポンプ３１の吐出圧（以下、「ポンプ圧」と呼ぶ）は、油圧センサ５１によって検出され、その検出信号は、ポンプコントローラ３７に入力される。

操作弁３３は、油圧アクチュエータに対応して設けられる油圧パイロット操作式の方向制御弁の集合体である。操作弁３３は、後述する操作装置６０の操作に応じて制御され、各油圧アクチュエータに供給される油圧を制御する。

操作装置６０は、運転室１５内に設けられており、各種の動作を指令するためにオペレータによって操作される。操作装置６０は、燃料ダイヤル６１、走行レバー６２、作業機レバー６３、作業機ロックスイッチ７３、機械モニタ６４などを有する。

燃料ダイヤル６１は、エンジン３２の目標回転数を設定するためにオペレータによって操作される部材である。燃料ダイヤル６１が操作されると、燃料ダイヤル６１の操作量に応じたスロットル信号がポンプコントローラ３７を介してエンジンコントローラ３５に入力される。

走行レバー６２は、油圧ショベル１の走行を操作するためにオペレータによって操作される部材である。走行レバー６２が操作されると、その操作内容に対応したパイロット圧が操作弁３３に供給される。これにより、走行モータへの供給油圧が制御され、油圧ショベル１の走行動作が制御される。なお、走行レバー６２の操作内容に対応したパイロット圧は、油圧センサ５２によって検出され、その検出信号がポンプコントローラ３７に入力される。

作業機レバー６３は、作業機４を動作させるためにオペレータによって操作される部材である。作業機レバー６３が操作されると、その操作内容に対応したパイロット圧が操作弁３３に供給される。これにより、ブームシリンダ２４、アームシリンダ２５、バケットシリンダ２６、旋回モータへの供給油圧が制御され、作業機４の動作および旋回体３の旋回動作が制御される。なお、作業機レバー６３の操作内容に対応したパイロット圧は、油圧センサ５３によって検出され、その検出信号がポンプコントローラ３７に入力される。

作業機ロックスイッチ７３は、作業機レバー６３による作業機４の操作を禁止するために操作される。作業機ロックスイッチ７３がオン状態に操作されると、操作弁３３から油圧アクチュエータに供給される油圧の制御が制限される。これにより、作業機レバー６３が操作されても油圧アクチュエータに供給される油圧が変更されなくなり、作業機４の操作が禁止される。

機械モニタ６４は、ポンプコントローラ３７から各種の信号を受け取り、燃料量や水温などの各種の情報を表示する。また、機械モニタ６４は、後述するＤＰＦ６９の再生処理に関する警告表示を出力する。機械モニタ６４は、油圧ショベル１の各種の設定を入力するための操作ボタンを有しており、例えば、機械モニタ６４によって作業モードを選択することができる。作業モードには、例えば、高出力を優先させるモードおよび燃費を優先させるモードなどがある。後述する制御部３０は、選択された作業モードおよび運転状況に応じて、最適なエンジントルクおよびポンプ吸収トルクを選択する。また、機械モニタ６４は、後述するＤＰＦ６９のフィルタ再生処理を手動で実行させるために操作される再生実行スイッチ７４を有する。なお、機械モニタ６４が操作されると、その操作信号がポンプコントローラ３７およびエンジンコントローラ３５に入力される。

制御部３０は、エンジンコントローラ３５と、ポンプコントローラ３７とを有する。

エンジンコントローラ３５には、複数のエンジン出力トルク特性に対応した目標噴射特性がマップ化されて記憶されている。エンジン出力トルク特性は、エンジンの出力トルクと回転数との関係を示すものであり、その一例を図３に示す（ラインＥＬ１参照）。エンジンコントローラ３５は、燃料ダイヤル６１からのスロットル信号および設定された作業モードに応じて、エンジン出力トルク特性を選択し、選択したエンジン出力トルク特性に基づいて燃料噴射装置３４を制御する。

ポンプコントローラ３７は、ＰＣ−ＥＰＣバルブ４７を制御することによって、ポンプ吸収トルクを制御する。ポンプコントローラ３７には、作業モードや運転状況に基づいて設定される複数のポンプ吸収トルク特性がマップ化されて記憶されている。ポンプ吸収トルク特性は、ポンプ吸収トルクと、エンジン回転数との関係を示すものである。ポンプ吸収トルク特性の一例を図３に示す（ラインＰＬ１、ＰＬ２参照）。ポンプコントローラ３７は、設定された作業モードなどに応じてポンプ吸収トルク特性を選択する。そして、選択されたポンプ吸収トルク特性と実際のエンジン回転数とに基づいて、ポンプ吸収トルクがエンジン出力トルクとマッチング点（例えば、図３のマッチング点Ｍ１又はＭ２）でマッチングするように、ＰＣ−ＥＰＣバルブ４７を制御する。

＜排気ガス浄化部６の構成＞
また、この油圧ショベル１は、図４に示す排気ガス浄化部６を備えている。排気ガス浄化部６は、エンジン３２に接続されており、エンジン３２からの排気ガスを浄化する装置である。排気ガス浄化部６は、第１処理部５５、第２処理部５６、第１補助処理部５７、及び、第２補助処理部５８を有する。

第１処理部５５は、酸化触媒がコーティングされたディーゼルパーティキュレートフィルタ６９（以下「ＤＰＦ６９」）を有しており、排気ガス中のパーティキュレート（粒子状物質）を捕集すると共に、排気ガス中の一酸化窒素を酸化して二酸化窒素を生成する。二酸化窒素は、排気ガスのような高温雰囲気中では不安定であり、酸素を放出して一酸化窒素に戻る。そして、放出された酸素の酸化力により、ＤＰＦ６９に堆積したパーティキュレートが燃焼する。一酸化窒素、および、一酸化窒素に戻りきれなかった二酸化窒素は、第１補助処理部５７に送られる。なお、ＤＰＦ６９の材質としては、コージェライト、炭化珪素などのセラミックス、又は、ステンレス、アルミニウム等の金属が用いられる。

第１処理部５５の上流側と下流側とには、それぞれ第１圧力センサ７１と、第２圧力センサ７２とが設けられている。第１圧力センサ７１は、ＤＰＦ６９の上流側において排気ガスの圧力を検知する。第２圧力センサ７２は、ＤＰＦ６９の下流側において排気ガスの圧力を検知する。第１圧力センサ７１および第２圧力センサ７２によって検知された排気ガスの圧力は、それぞれ検知信号としてエンジンコントローラ３５に送られる。

第１補助処理部５７は、加水分解触媒を有しており、液体還元剤ポンプ６７から供給される液体還元剤中の尿素を分解してアンモニアを生成する。第１処理部５５と第１補助処理部５７とは、連絡管６５によって接続されており、液体還元剤タンク５９から液体還元剤ポンプ６７を介して連絡管６５を通る排気ガスに液体還元剤が供給される。

第２処理部５６は、SCR（Selective Catalytic Reduction：選択還元触媒）方式の触媒コンバーターであり、ゼオライト、バナジウム等の卑金属からなる尿素脱硝触媒（ＤｅＮＯｘ触媒）を有する。尿素脱硝触媒は、尿素から得られたアンモニアと排気ガス中のＮＯｘとを反応させ、ＮＯｘを窒素と酸素に分解して浄化する。

第２補助処理部５８は、酸化触媒を有しており、第２処理部５６において残ったアンモニアを酸化し、窒素と水とに分解して無害化する。第２補助処理部５８において処理された排気ガスは、排気管６８を介して外部に排出される。

上記のように、排気ガス中のパーティキュレートは、ＤＰＦ６９に捕集される。ＤＰＦ６９に堆積したパーティキュレートは、排気ガスによる高温雰囲気中で燃焼するが、通常運転時の排気ガスの温度ではＤＰＦ６９に堆積したパーティキュレートを完全には燃焼させることはできない。そこで、この油圧ショベル１では、エンジンコントローラ３５が、図５から図７のフローチャートに示すようなフィルタ再生処理制御を行うことにより、ＤＰＦ６９に堆積したパーティキュレートを処理してＤＰＦ６９の再生を行う。

まず、図５に示す第１ステップＳ１では、パーティキュレートの堆積量Ｍが検知される。ここでは、エンジンコントローラ３５は、第１圧力センサ７１および第２圧力センサ７２からの検知信号に基づいて、ＤＰＦ６９の上流側および下流側での排気ガスの差圧を算出する。そして、算出した差圧に基づいて、パーティキュレートのＤＰＦ６９での堆積量Ｍが算出される。

ステップＳ２では、堆積量Ｍが所定の第１閾値Ｍ１以上であるか否かが判定される。堆積量Ｍが所定の第１閾値Ｍ１以上である場合にはステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、堆積量Ｍが所定の第２閾値Ｍ２より少ないか否かが判定される。第２閾値Ｍ２は第１閾値Ｍ１よりも大きな値である。堆積量Ｍが第２閾値Ｍ２より少ない場合にはステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、所定の警告表示が機械モニタ６４に出力される。例えば警告表示として、堆積量Ｍのレベルを意味する「Ｌ０１」のような警告コードが表示される。

また、ステップＳ５において、フィルタ再生処理が実行される。フィルタ再生処理では、エンジン３２において圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射が行われるように、燃料噴射装置３４が制御される。このような燃料噴射が行われると、ポスト噴射により排気ガス中に、主として炭化水素（ＨＣ）を含む未燃の燃料が添加され、この未燃の燃料を含む排気ガスがエンジン３２から排出される。そして、排気ガス中の炭化水素が、ＤＰＦ６９に担持された触媒によって酸化反応したときの反応熱により、排気ガスの温度が上昇する。これにより、ＤＰＦ６９でのパーティキュレートの燃焼が促進され、ＤＰＦ６９が再生される。

以上のように、堆積量Ｍが第１閾値Ｍ１以上且つ第２閾値Ｍ２未満である場合には、機械モニタ６４にレベル１の警告表示が表示されると共に、フィルタ再生処理が実行される。

次に、ステップＳ６において、堆積量Ｍが所定の第４閾値Ｍ４より少なくなったか否かが判定される。第４閾値Ｍ４は第１閾値Ｍ１以下の値である。堆積量Ｍが第４閾値Ｍ４より少なくなった場合には、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、フィルタ再生処理が停止される。また、ステップＳ８において、警告表示が解除される。

ステップＳ６において、堆積量Ｍが第４閾値Ｍ４以上である場合には、ステップＳ４に戻り、警告表示とフィルタ再生処理が維持される。

上述したステップＳ３において、堆積量Ｍが第２閾値Ｍ２以上である場合にはステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、堆積量Ｍが所定の第３閾値Ｍ３より少ないか否かが判定される。第３閾値Ｍ３は第２閾値Ｍ２よりも大きな値である。堆積量Ｍが第３閾値Ｍ３より少ない場合には、図６に示すステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、所定の警告表示が機械モニタ６４に出力される。例えば警告表示として、堆積量Ｍのレベルを意味する「Ｌ０２」のような警告コードが表示される。

次に、ステップＳ１１において、スロットル指令値が所定の規定回転数Ｎより小さいか否かが判定される。ここでは、燃料ダイヤル６１からエンジンコントローラ３５に送られるスロットル信号に基づいて、オペレータが燃料ダイヤル６１を操作してエンジン３２の目標回転数を所定の規定回転数Ｎより小さい回転数に設定したか否かが判定される。スロットル指令値が所定の規定回転数Ｎより小さい場合にはステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、作業機ロックスイッチ７３がオン状態であるか否かが判定される。ここでは、オペレータが作業機ロックスイッチ７３をオン状態に操作することによって、作業機４の操作が禁止されたか否かが判定される。作業機ロックスイッチ７３がオン状態である場合には、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、再生実行スイッチ７４がオン状態であるか否かが判定される。ここでは、オペレータが再生実行スイッチ７４をオン状態に操作して、フィルタ再生処理の実行を手動で指示したか否かが判定される。再生実行スイッチ７４がオン状態である場合には、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、エンジンの出力トルクが低減される。ここでは、エンジンコントローラ３５は、通常運転時よりも、エンジン３２の出力トルクを低減させるように燃料噴射装置３４を制御する。また、このとき、上述したステップＳ１１で判定されたように、エンジン３２の目標回転数は低減されている。このため、エンジン出力トルク特性が図３のＥＬ１からＥＬ２のように変化して、エンジン３２の回転数と出力トルクとが低下する。

次に、ステップＳ１５において、フィルタ再生処理が実行される。ここでは、上述したステップＳ５と同様の処理が行われる。このとき、上述したように、エンジン回転数が低減されているため、排気ガスの流速が低下している。このため、エンジン回転数が低減されていない場合と比べて、排気ガスの温度が上昇し易くなり、フィルタ再生処理によるパーティキュレートの燃焼が一層、促進される。これにより、ＤＰＦ６９が再生される。

以上のように、堆積量Ｍが第２閾値Ｍ２以上且つ第３閾値Ｍ３未満である場合には、機械モニタ６４にレベル２の警告表示が表示されると共に、フィルタ再生処理を開始するための所定の手動操作がオペレータによって行われたか否かが判定される。そして、上記の手動操作が行われた場合に、フィルタ再生処理が行われる。

そして、ステップＳ１６において、堆積量Ｍが第４閾値Ｍ４より少なくなったか否かが判定される。堆積量Ｍが第４閾値Ｍ４より少なくなった場合には、ステップＳ１７においてフィルタ再生処理が停止される。また、ステップＳ１８において、警告表示が解除される。その後、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ１６において、堆積量Ｍが第４閾値Ｍ４以上である場合には、ステップＳ１５に戻り、フィルタ再生処理と警告表示とが維持される。

なお、ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３において、上記の手動操作のいずれかが行われていない場合は、フィルタ再生処理は行われずに図５に示すステップＳ１に戻る。

上述したステップＳ９において、堆積量Ｍが所定の第３閾値Ｍ３以上である場合には、図７に示すステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９では、所定の警告表示が機械モニタ６４に出力される。例えば警告表示として、堆積量Ｍのレベルを意味する「Ｌ０３」のような警告コードが表示される。

また、ステップＳ２０において、エンジンの出力トルクが低減される。ここでは、上述したステップＳ１３と同様にして、エンジンの出力トルクが低減される。

また、ステップＳ２１において、フィルタ再生処理が停止される。すなわち、パーティキュレートの堆積量Ｍが第３閾値Ｍ３以上となるまでには、ステップＳ５或いはステップＳ１５においてフィルタ再生処理が実行されているが、堆積量Ｍが第３閾値Ｍ３以上となった場合には、フィルタ再生処理が停止される。この場合、フィルタ再生処理ではＤＰＦ６９の再生が不可能なほどに大量のパーティキュレートがＤＰＦ６９に堆積しているためである。上記の警告コードはＤＰＦ６９の交換が必要な状態を表すものとして、オペレータに示される。

以上のように、パーティキュレートの堆積量Ｍが第３閾値Ｍ３以上である場合には、機械モニタ６４にレベル３の警告表示が表示され、エンジン出力トルクの低減が維持されると共に、フィルタ再生処理が停止される。

＜特徴＞
この油圧ショベル１では、パーティキュレートの堆積量Ｍが第１閾値Ｍ１以上となった場合には、機械モニタ６４に警告表示が出力されると共に、フィルタ再生処理が実行される。このとき、エンジン３２の出力トルクと回転数とが、図８に示すように、フィルタ再生処理のみでパーティキュレートの燃焼が十分に進む領域Ｒ１（図８においてハッチングを施した部分であり、以下、「通常再生可能領域Ｒ１」と呼ぶ）にある場合には、フィルタ再生処理によって、パーティキュレートの堆積量Ｍが低減する。そして、パーティキュレートの堆積量Ｍが閾値Ｍ４より小さな値まで低下すると、警告表示とフィルタ再生処理が解除される。

なお、図８において、破線Ｔ１〜Ｔ４は、排気ガスが各温度Ｔ１〜Ｔ４となるエンジン３２の出力トルクと回転数との関係を示しており、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４である。また、Ｔ４は、上述したフィルタ再生処理によってパーティキュレートの燃焼を促進させるために必要な排気ガスの最低温度を示している。すなわち、排気ガスの温度がＴ４以上となる通常再生可能領域Ｒ１では、フィルタ再生処理のみでパーティキュレートの燃焼が十分に進み、排気ガスの温度がＴ４より小さい領域Ｒ２（以下、「通常再生不可能領域Ｒ２」と呼ぶ）では、フィルタ再生処理のみではパーティキュレートの燃焼が十分に進まない。

エンジン３２の出力トルクと回転数とが、通常再生不可能領域Ｒ２にある状態で、油圧ショベル１が運転されている場合には、フィルタ再生処理が実行されても、パーティキュレートの堆積量Ｍは増大し続ける。そして、パーティキュレートの堆積量Ｍが第２閾値Ｍ２以上となる。

パーティキュレートの堆積量Ｍが第２閾値Ｍ２以上となった場合には、上述した手動操作の全てがオペレータによって行われたか否かが判定される。これらの手動操作は、エンジン３２の出力トルクと回転数とが通常再生不可能領域Ｒ２にある状態（例えば図８のＰ１参照）で、運転が行われている状態から、エンジン３２の出力トルクと回転数とを低下させて通常再生可能領域Ｒ１にある状態（例えば図８のＰ２参照）に移行させるために必要な操作である。従って、上記の手動操作が全て行われた状態で、フィルタ再生処理が実行されることにより、ＤＰＦ６９に堆積したパーティキュレートの燃焼を促進させることができる。

なお、エンジン３２の出力トルクと回転数とが上記の通常再生不可能領域Ｒ２にあるか否かをエンジン３２の出力トルクと回転数とによって直接的に判定する必要はなく、上記のように、パーティキュレートの堆積量Ｍが第２閾値Ｍ２以上となったか否かを判定すればよい。パーティキュレートの堆積量Ｍが第１閾値Ｍ１以上となった時点でフィルタ再生処理が実行されたにも関わらず、パーティキュレートの堆積量Ｍが第２閾値Ｍ２以上に達したということは、エンジン３２の出力トルクと回転数とが通常再生不可能領域Ｒ２にあることを意味しているからである。

＜他の実施形態＞
（ａ）上記の実施形態では、作業車両として油圧ショベルが例示されているが、他の種類の作業車両にも本発明の適用が可能である。

（ｂ）上記の実施形態では、フィルタ再生処理として、燃料噴射量の制御が行われているが、排気ガスの温度を上昇させる手段であれば他の手段が用いられもよい。

（ｃ）上記の実施形態では、ＤＰＦ６９の上流側と下流側との差圧によってパーティキュレートの堆積量Ｍが検知されているが、他の手段によってパーティキュレートの堆積量Ｍが検知されてもよい。

（ｄ）上記の実施形態では、図５のステップＳ６と、図６のステップＳ１６とにおいて、警告表示およびフィルタ再生処理の解除の判定に、第４閾値Ｍ４が用いられているが、それぞれ異なる閾値が用いられてもよい。例えば、図５のステップＳ６において堆積量Ｍが、第１閾値Ｍ１より小さいか否かが判定され、図６のステップＳ１６とにおいて、堆積量Ｍが、第２閾値Ｍ２より小さいか否かが判定されてもよい。この場合、ステップＳ１６において、堆積量Ｍが第２閾値Ｍ２より小さいが第１閾値Ｍ１より大きい場合には、ステップＳ４に進んでレベル１の警告表示とフィルタ再生処理とが行われてもよい。

（ｅ）上記の実施形態では、警告表示が機械モニタ６４に表示されているが、警告灯が点灯されるなど、他の表示手段が用いられてもよい。また、表示に限らず、スピーカから警告音や音声などが出力されてもよい。

（ｆ）上記の実施形態では、作業機操作部、作業機ロック操作部、再生実行操作部、回転数設定部として、レバー、スイッチ、ダイヤルなどの部材が示されているが、これらの部材に限られるものではない。

（ｇ）
上記の実施形態では、堆積量Ｍが第２閾値Ｍ２以上である場合にエンジン出力トルク特性が変更されることにより、エンジン回転数が低下されている。しかし、エンジン出力トルク特性が変更されずにエンジン回転数のみが低下されてもよい。

本発明は、排気ガスの温度を十分に上昇させてフィルタに堆積したパーティキュレートの燃焼を促進させることができる効果を有し、作業車両および作業車両の制御方法として有用である。

４ 作業機
３１ 油圧ポンプ
３２ エンジン
３４ 燃料噴射装置（フィルタ再生部）
３５ エンジンコントローラ（制御部）
６１ 燃料ダイヤル（回転数設定部）
６３ 作業機レバー（作業機操作部）
６４ 機械モニタ（警告出力部）
６９ ＤＰＦ（フィルタ）
７１ 第１圧力センサ（堆積量検知部）
７２ 第２圧力センサ（堆積量検知部）
７３ 作業機ロックスイッチ（作業機ロック操作部）
７４ 再生実行スイッチ（再生実行操作部）

Claims (2)

1. エンジンと、
   前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動される作業機と、
   前記エンジンからの排気ガス中のパーティキュレートを捕集するフィルタと、
   前記排気ガスの温度を上昇させることにより、前記フィルタに捕集されたパーティキュレートを燃焼させるフィルタ再生処理を行うフィルタ再生部と、
   前記フィルタでのパーティキュレートの堆積量を検知する堆積量検知部と、
   前記エンジンの目標回転数を設定するために操作される回転数設定部と、
   前記作業機を動作させるために操作される作業機操作部と、
   前記作業機操作部による前記作業機の操作を禁止するために操作される作業機ロック操作部と、
   前記フィルタ再生部に前記フィルタ再生処理を実行させるために操作される再生実行操作部と、
   所定の警告を出力する警告出力部と、
   前記パーティキュレートの堆積量が所定の閾値以上となった場合には、前記警告出力部によって前記警告を出力させ、さらに、前記回転数設定部によって前記目標回転数が低減され、且つ、前記作業機ロック操作部によって前記作業機の操作が禁止され、且つ、前記再生実行操作部が操作された場合に、前記エンジンを、低減された前記目標回転数にて制御すると共に、前記フィルタ再生処理を実行させる制御部と、
   を備える作業車両。
2. エンジンと、前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動される作業機と、前記エンジンからの排気ガス中のパーティキュレートを捕集するフィルタと、前記排気ガスの温度を上昇させることにより、前記フィルタに捕集されたパーティキュレートを燃焼させるフィルタ再生処理を行うフィルタ再生部と、前記フィルタでのパーティキュレートの堆積量を検知する堆積量検知部と、前記エンジンの目標回転数を設定するために操作される回転数設定部と、前記作業機を動作させるために操作される作業機操作部と、前記作業機操作部による前記作業機の操作を禁止するために操作される作業機ロック操作部と、前記フィルタ再生部に前記フィルタ再生処理を実行させるために操作される再生実行操作部と、所定の警告を出力する警告出力部と、を備える作業車両の制御方法であって、
   前記パーティキュレートの堆積量が所定の閾値以上となった場合に、前記警告出力部によって前記警告を出力させるステップと、
   前記回転数設定部によって前記目標回転数が低減されたか否かを判定するステップと、
   前記作業機ロック操作部によって前記作業機の操作が禁止されたか否かを判定するステップと、
   前記再生実行操作部が操作されたか否かを判定するステップと、
   前記パーティキュレートの堆積量が所定の閾値以上となった場合に、前記回転数設定部によって前記目標回転数が低減され、且つ、前記作業機ロック操作部によって前記作業機の操作が禁止され、且つ、前記再生実行操作部が操作された場合に、前記エンジンを、低減された前記目標回転数にて制御すると共に、前記フィルタ再生処理を実行させるステップと、
   を備える作業車両の制御方法。

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