作業機械
【課題】制御が簡潔で短時間での暖機が可能な手動再生システムを備える作業機械を提供すること。
【解決手段】負荷制御部６６は、手動再生スイッチ２２がＯＮ位置にされた以後であって、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１未満のときには、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを第１目標値（Ｎ１，ｑ１，Ｐ１）に保持し、また、手動再生スイッチがＯＮ位置にされた以後であって、冷却水温度がＴ１以上のときには、エンジンの回転数Ｎ並びに油圧ポンプの押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを第２目標値（Ｎ２，ｑ２，Ｐ２）に保持する。一方、再生制御部６７は、手動再生スイッチがＯＮ位置にされた以後であって冷却水温度がＴ１以上のときに、強制再生を開始する。
【解決手段】負荷制御部６６は、手動再生スイッチ２２がＯＮ位置にされた以後であって、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１未満のときには、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを第１目標値（Ｎ１，ｑ１，Ｐ１）に保持し、また、手動再生スイッチがＯＮ位置にされた以後であって、冷却水温度がＴ１以上のときには、エンジンの回転数Ｎ並びに油圧ポンプの押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを第２目標値（Ｎ２，ｑ２，Ｐ２）に保持する。一方、再生制御部６７は、手動再生スイッチがＯＮ位置にされた以後であって冷却水温度がＴ１以上のときに、強制再生を開始する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジン、可変容量型油圧ポンプ及び排気処理装置を備える作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気から粒子状物質（Particulate Matter（以下、ＰＭとする））を取り除く排気処理装置には、ディーゼル微粒子除去フィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter（以下において「フィルタ」と略すことがある））を備えたものがある。この種の排気処理装置では、フィルタにＰＭが蓄積され続けると排圧上昇等のトラブルが生じるため、蓄積されたＰＭを除去してフィルタを再生する必要がある。
【０００３】
フィルタの再生には大別して、ＰＭが燃焼する温度（以下において「再生可能温度」と称することがある）まで排気温度が到達したときに自発的に発生する自己再生と、排気に含ませた未燃燃料を燃焼する等して排気温度を再生可能温度まで強制的に上昇させる強制再生がある。さらに、強制再生には、ある条件が満たされたとき（例えば、ＰＭの推定堆積量が所定の閾値を超えたとき）に自動的に再生を行う方法（自動再生）と、運転者（オペレータ）の操作に基づいて任意のタイミングで再生を行う方法（手動再生）がある。
【０００４】
ところで、強制再生には、燃料噴射のタイミングを通常よりも遅らせるポスト噴射やマルチ噴射を利用して未燃燃料を排気に含ませる方法がある。しかし、この方法を利用した場合にエンジン冷却水温度が低いと、エンジンシリンダ内の温度が低いために失火してドライバビリティ（操縦性能）が低下したり、白煙が発生したりする不具合（以下において「失火等」と略すことがある）が発生する可能性がある。
【０００５】
このような失火等の発生防止を図る技術としては、冷却水温度が失火等を防止するために設定した温度Ｔｗ０未満の場合には、当該設定温度Ｔｗ０に達するまで暖機してから強制再生を開始するように構成したものがある（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２８２４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記文献には、まず冷却水温度を設定温度Ｔｗ０以上に上昇させて暖機を完了させ、次に排気温度を再生可能温度まで上昇させて強制再生を行う旨が記載されており、冷却水温度をＴｗ０以上に上昇させる際には「暖機システム」を作動する旨記載されている。ところが、当該暖機システムはいかなるハードウェアによって構成することが好ましいのか、または当該ハードウェアを用いていかなる方法で排気温度を上昇することが好ましいかについては上記文献には明示されていない。さらに、油圧ポンプを備える作業機械（油圧ショベル等）に装着されたフィルタを手動再生する場合には、いかなる観点から手動再生システムを構築することが好ましいのかについては明示されていない。
【０００８】
例えば、当該暖機システムを用いた冷却水温度上昇制御が複雑であると、後続する排気温度上昇制御との兼ね合いによっては、手動再生システム全体としての信頼性が低下するおそれがあり、実機への実装が困難になる場合がある。また、当該暖機システムが、ローアイドルの状態（無負荷状態で最低限度の回転数でエンジンを継続的に稼働する状態）で冷却水温度がＴ１以上に到達するまで放置する一般的な方法を示すものと解釈すると、冷却水温度が低く暖機を完了するまでに時間がかかる場合（特に寒冷時）には、作業機械の作業効率が低下するおそれがある。すなわち、実機に実装する観点からは、作業機械に装着されたフィルタを手動再生するまでの一連の流れを考慮しつつ、制御が簡潔で短時間での暖機が可能な手動再生システムを追究する余地がある。
【０００９】
本発明は、制御が簡潔で短時間での暖機が可能な手動再生システムを備える作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明は、上記目的を達成するために、ディーゼルエンジンと、このエンジンによって駆動される可変容量型油圧ポンプと、前記エンジンの排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを有する排気処理装置とを備える作業機械において、前記エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温検出手段と、前記エンジンの回転数Ｎ並びに前記油圧ポンプの押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つをローアイドル時の状態から大きくしてエンジン負荷を上昇させる負荷制御手段と、前記エンジンの排気中に燃料を残存させることで排気温度を強制的に上昇させ、前記フィルタを強制再生する再生制御手段と、前記再生制御手段に対して強制再生の開始を指示するための再生指示手段とを備え、前記負荷制御手段は、（Ａ）前記再生指示手段から強制再生の開始の指示があった以後であって、前記冷却水温度が強制再生時の失火等の発生を防止するために設定したＴ１未満のときには、前記冷却水温度をＴ１以上に到達させるために設定した第１目標値（Ｎ１，ｑ１，Ｐ１）に前記エンジンの回転数Ｎ並びに前記油圧ポンプの押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを保持し、また、（Ｂ）前記再生指示手段から強制再生の開始の指示があった以後であって、前記冷却水温度がＴ１以上のときには、強制再生が可能な排気温度を保持するために設定した目標値であって前記第１目標値未満に設定された第２目標値（Ｎ２，ｑ２，Ｐ２）に前記エンジンの回転数Ｎ並びに前記油圧ポンプの押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを保持し、前記再生制御手段は、前記再生指示手段から強制再生の開始の指示があった以後であって、前記冷却水温度がＴ１以上のときに、強制再生を開始するものとする。
【００１１】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記フィルタの強制再生が完了した旨を判定する再生完了判定手段をさらに備え、前記再生制御手段は、強制再生を開始した後に前記再生完了判定手段において強制再生が完了した旨が判定されたら、強制再生を終了するものとする。
【００１２】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記フィルタに導入される直前における前記エンジンの排気温度を検出する排気温度検出手段をさらに備え、前記再生完了判定手段は、前記排気温度検出で検出された排気温度が強制再生可能な範囲に保持されている時間を計測し、さらに、当該計測時間が前記フィルタの再生完了タイミングを判定するために設定した再生完了時間に達したときに、強制再生が完了したと判定するものとする。
【００１３】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかにおいて、好ましくは、外気温度を検出する外気温度検出手段とをさらに備え、前記負荷制御手段は、（Ａ’）前記外気温度が負荷上昇に付随する燃料消費を抑制するために設定した設定温度以上のときであり、さらに、前記再生指示手段から強制再生の開始の指示があった以後であって、前記冷却水温度がＴ１未満のときには、前記冷却水温度をＴ１以上に到達させるために設定した目標値であって前記第１目標値未満かつ前記第２目標値以上に設定された第３目標値（Ｎ３，ｑ３，Ｐ３）に前記エンジンの回転数Ｎ並びに前記油圧ポンプの押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを保持するものとする。
【００１４】
（５）上記（１）〜（４）のいずれかにおいて、好ましくは、ロック位置にあるときに運転者による前記作業機械の操作を不可能にするロック装置をさらに備え、前記負荷制御手段及び前記再生制御手段は、ロック装置がロック位置にあるときに、負荷制御及び強制再生を行うものとする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、作業機械の手動再生において、短時間での暖機を簡潔な制御で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る作業機械の概略図。
【図２】本発明の実施の形態におけるエンジン回転数Ｎの特性図。
【図３】本発明の実施の形態における油圧ポンプの押しのけ容積ｑの特性図。
【図４】本発明の実施の形態における油圧ポンプの吐出圧Ｐの特性図。
【図５】本発明の実施の形態におけるコントローラ２５の概略図。
【図６】本発明の実施の形態に係る作業機械における第１の手動再生処理のフローチャート。
【図７】本発明の実施の形態に係る作業機械における第２の手動再生処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。ここでは、本発明の実施の形態に係る手動再生システムを油圧ショベルに適用した場合について説明する。油圧ショベルは、ディーゼルエンジンによって駆動される油圧ポンプを備える作業機械（油圧作業機械）の一種であり、クローラ式の走行装置を有する下部走行体と、下部走行体に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と、上部旋回体の前方に取り付けられた多関節型の作業装置と、上部旋回体に設けられた運転室（キャビン）等を備えている。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態に係る作業機械（油圧ショベル）の概略図である。この図に示す作業機械は、ディーゼルエンジン（以下において「エンジン」と略す）１と、排気処理装置８と、可変容量型油圧ポンプ（以下において「油圧ポンプ」と略す）１１と、油圧アクチュエータ１７と、パイロットポンプ１２と、ゲートロックレバー（ロック装置）２１と、手動再生スイッチ（再生指示手段）２２と、コントローラ（制御装置）２５を備えている。
【００１９】
エンジン１は、水冷式のディーゼルエンジンであり、冷却水ポンプ（図示せず）によって送り出される冷却水（エンジン冷却水）によって冷却されている。エンジン１には、冷却水の温度（冷却水温度）Ｔｗを検出する冷却水温センサ（冷却水温検出手段）７と、エンジン１の回転数Ｎを検出するエンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手段）２６が取り付けられている。冷却水温センサ７の検出値（冷却水温度Ｔｗ）と、エンジン回転数センサ２６の検出値（実回転数）は、コントローラ２５に送信されている。
【００２０】
エンジン１の回転数Ｎは、エンジンコントロールダイヤル（エンジン回転数指示手段）３７を介して制御される。エンジンコントロールダイヤル３７は、エンジン１の目標回転数を指示するもので、作業機械の運転室内に設置されている。エンジンコントロールダイヤル３７を介して入力された目標回転数は、コントローラ２５に送信されている。コントローラ２５は、エンジンコントローラダイヤル３７からの目標回転数とエンジン回転数センサ２６からの実回転数とに基づいて、燃料噴射装置１ａ（電子制御式燃料噴射装置）を制御する等してエンジン１の回転数Ｎを制御している。
【００２１】
図２は本発明の実施の形態におけるエンジン回転数Ｎの特性図である。この図に示すように、本実施の形態におけるエンジン回転数Ｎは、後述する手動再生処理において、（１）第１目標値Ｎ１、（２）第２目標値Ｎ２、（３）第３目標値Ｎ３のいずれかに選択的に設定されることがある。この図におけるＮ０は、ローアイドル時（無負荷状態で最低限度の回転数でエンジン１を継続的に稼動する状態）の回転数を示している（以下においてアイドル時回転数Ｎ０と称することがある）。
【００２２】
第１目標値Ｎ１は、強制再生時の失火等の発生を防止するために設定した失火防止温度Ｔ１以上に冷却水温度Ｔｗを到達させるために設定した目標回転数であり、アイドル時回転数Ｎ０より大きく設定されている。図２に示すように、第１目標値Ｎ１は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１未満のときに設定されることがある。
【００２３】
第２目標値Ｎ２は、排気温度を再生可能温度（フィルタ３５（後述）の再生が行われる温度で、ＰＭが燃焼可能な温度）以上に保持するために設定した目標回転数であり、Ｎ０より大きく第１目標値Ｎ１未満に設定されている。図２に示すように、第２目標値Ｎ２は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１以上のときに設定されることがある。
【００２４】
第３目標値Ｎ３は、外気温度Ｔａが負荷上昇に付随する燃料消費を抑制するために設定した設定温度Ｔ２以上である場合に、冷却水温度Ｔｗを失火防止温度Ｔ１以上に到達させるために設定した目標回転数であり、第１目標値Ｎ１未満かつ第２目標値Ｎ２以上に設定されている（すなわち、Ｎ０＜Ｎ２≦Ｎ３＜Ｎ１）。図２に示すように、第３目標値Ｎ３は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１未満のときに、第１目標値Ｎ１と代替して設定されることがある。エンジン１の回転数ＮをＮ１、Ｎ２、またはＮ３に設定すると、エンジン負荷がローアイドル時よりも上昇するので、ローアイドル状態で放置した場合と比較して冷却水温度及び排気温度を短時間で上昇させることができる。また、エンジン回転数Ｎが大きくなるほどエンジン負荷は上昇するので、エンジン回転数Ｎが大きいほど冷却水温度及び排気温度を短時間で上昇させることができる。
【００２５】
排気処理装置８は、エンジン１の排気が通過する排気管路に設置されている。排気処理装置８には、エンジン１の排気中のＰＭを捕集するフィルタ（ＤＰＦ）３５と、酸化触媒３６と、排気温度センサ（排気温度検出手段）９が設置されている。酸化触媒３６は、排気中に含まれた未燃燃料の酸化反応（燃焼）を促進させるもので、フィルタ３５の上流側に配置されている。排気温度センサ９は、フィルタ３５に導入される直前におけるエンジン１の排気温度を検出するもので、フィルタ３５と酸化触媒３６の間に配置されている。排気温度センサ９の検出値（排気温度）は、コントローラ２５に送信されており、排気温度が再生可能温度に到達しているか等の把握に利用される。
【００２６】
油圧ポンプ１１は、作業機械に設けられた油圧アクチュエータ（図示せず）を駆動する可変容量型のポンプで、エンジン１によって駆動されている。油圧ポンプ１１における斜板（図示せず）の傾転角はレギュレータ１３によって制御されており、レギュレータ１３に作用する圧油を変化させると傾転角が変化して油圧ポンプ１１の押しのけ容積（１回転あたりの吐出流量）ｑが変化する。レギュレータ１３には、パイロットポンプ１２によってタンク１４から汲み上げられた圧油が、第１電磁弁４１を介して導入されている。第１電磁弁４１はコントローラ２５と接続されており、第１電磁弁４１の絞り量はコントローラ２５からの制御信号によって調整される。すなわち、本実施の形態における油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑは、第１電磁弁４１を介して制御されている。
【００２７】
図３は本発明の実施の形態における油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑの特性図である。この図に示すように、本実施の形態における押しのけ容積ｑは、後述する手動再生処理において、（１）第１目標値ｑ１、（２）第２目標値ｑ２、（３）第３目標値ｑ３のいずれかに選択的に設定されることがある。この図におけるｑ０は、ローアイドル時の押しのけ容積を示している（以下においてアイドル時容積ｑ０と称することがある）。
【００２８】
第１目標値ｑ１は、冷却水温度Ｔｗを失火防止温度Ｔ１以上に到達させるために設定した目標容積であり、アイドル時容積ｑ０より大きく設定されている。図３に示すように、第１目標値ｑ１は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１未満のときに設定されることがある。
【００２９】
第２目標値ｑ２は、排気温度を再生可能温度以上に保持するために設定した目標容積であり、ｑ０より大きく第１目標値ｑ１未満に設定されている。図３に示すように、第２目標値ｑ２は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１以上のときに設定されることがある。
【００３０】
第３目標値ｑ３は、外気温度Ｔａが設定温度Ｔ２以上である場合に、冷却水温度Ｔｗを失火防止温度Ｔ１以上に到達させるために設定した目標容積であり、第１目標値ｑ１未満かつ第２目標値ｑ２以上に設定されている（すなわち、ｑ０＜ｑ２≦ｑ３＜ｑ１）。図３に示すように、第３目標値ｑ３は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１未満のときに、第１目標値ｑ１と代替して設定されることがある。油圧ポンプ１１の傾転角を変更して押しのけ容積ｑをｑ１、ｑ２、またはｑ３に設定すると、エンジン負荷がローアイドル時よりも上昇するので、ローアイドル状態で放置した場合と比較して冷却水温度及び排気温度を短時間で上昇させることができる。また、押しのけ容積ｑが大きくなるほどエンジン負荷は上昇するので、押しのけ容積ｑが大きいほど冷却水温度及び排気温度を短時間で上昇させることができる。
【００３１】
油圧ポンプ１１から吐出された圧油は、流量制御弁１６と、可変絞り弁１５を介してタンク１４に戻されている。流量制御弁１６は、油圧アクチュエータ１７の駆動を制御するものであり、運転室に設置された操作レバー（図示せず）を介して与えられるパイロット圧によって移動される。流量制御弁１６を中立位置から移動させると、油圧ポンプ１１からの圧油が導入されて油圧アクチュエータ１７が駆動される。なお、図１に図示された油圧アクチュエータ１７は上部旋回体を旋回させる旋回モータであるが、その他の油圧アクチュエータ（例えば、多関節型の作業装置におけるブームを回動させるブームシリンダ）及びその油圧アクチュエータを制御する流量制御弁は省略している。
【００３２】
流量制御弁１６が中立位置にあるとき（運転者に操作されていないとき）、油圧ポンプ１１の吐出圧Ｐは可変絞り弁１５によって制御されている。このとき、可変絞り弁１５に作用する圧油を変化させると、油圧ポンプ１１の吐出圧Ｐが変化する。可変絞り弁１５には、パイロットポンプ１２から吐出された圧油が、第２電磁弁４２を介して導入されている。第２電磁弁４２はコントローラ２５と接続されており、第２電磁弁４２の絞り量はコントローラ２５からの制御信号によって調整される。すなわち、本実施の形態における油圧ポンプ１１の吐出圧Ｐは、第２電磁弁４２を介して制御されている。
【００３３】
図４は本発明の実施の形態における油圧ポンプ１１の吐出圧Ｐの特性図である。この図に示すように、本実施の形態における吐出圧Ｐは、後述する手動再生処理において、（１）第１目標値Ｐ１、（２）第２目標値Ｐ２、（３）第３目標値Ｐ３のいずれかに選択的に設定されることがある。この図におけるＰ０は、ローアイドル時の吐出圧を示している（以下においてアイドル時圧力Ｐ０と称することがある）。
【００３４】
第１目標値Ｐ１は、冷却水温度を失火防止温度Ｔ１以上に到達させるために設定した目標圧力であり、アイドル時圧力Ｐ０より大きく設定されている。図４に示すように、第１目標値Ｐ１は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１未満のときに設定されることがある。
【００３５】
第２目標値Ｐ２は、排気温度を再生可能温度以上に保持するために設定した目標圧力であり、Ｐ０より大きく第１目標値Ｐ１未満に設定されている。図４に示すように、第２目標値Ｐ２は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１以上のときに設定されることがある。
【００３６】
第３目標値Ｐ３は、外気温度Ｔａが設定温度Ｔ２以上である場合に、冷却水温度Ｔｗを失火防止温度Ｔ１以上に到達させるために設定した目標圧力であり、第１目標値Ｐ１未満かつ第２目標値Ｐ２以上に設定されている（すなわち、Ｐ０＜Ｐ２≦Ｐ３＜Ｐ１）。図４に示すように、第３目標値Ｐ３は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１未満のときに、第１目標値Ｐ１と代替して設定されることがある。油圧ポンプ１１の吐出圧ＰをＰ１、Ｐ２、またはＰ３に設定すると、エンジン負荷がローアイドル時よりも上昇するので、ローアイドル状態で放置した場合と比較して冷却水温度及び排気温度を短時間で上昇させることができる。また、油圧ポンプ１１の吐出圧Ｐが大きくなるほどエンジン負荷は上昇するので、吐出圧Ｐが大きいほど冷却水温度及び排気温度を短時間で上昇させることができる。
【００３７】
パイロットポンプ１２は、油圧ポンプ１１と同様にエンジン１によって駆動されており、可変絞り弁１５やレギュレータ１３等の操作系に圧油を供給している。パイロットポンプ１２から吐出された圧油は電磁弁４１，４２に導入されている。パイロットポンプ１２から吐出される圧油の最大圧力は、電磁弁４１，４２よりタンク１４側に設置されたパイロットリリーフ弁１８によって一定に調整されている。なお、本実施の形態では電磁弁４１，４２を介して可変絞り１５及びレギュレータ１３を操作することにより、油圧ポンプ１１の吐出圧Ｐ及び押しのけ容積ｑ（傾転角）を制御しているが、コントローラ２５と可変絞り１５及びレギュレータ１３とを電気的に接続し、これらにコントローラ２５からの制御信号を直接送信することで油圧ポンプ１１の吐出圧Ｐ及び押しのけ容積ｑ（傾転角）を制御しても良い。
【００３８】
ゲートロックレバー２１は、流量制御弁１６に付加されるパイロット圧を遮断することで操作レバー（図示せず）による運転者の操作を不可能にするもので、作業機械の運転室内に設置されている。ゲートロックレバー２１がロック位置に移動されると、流量制御弁１６へのパイロット圧が遮断され、操作レバーを介しての油圧アクチュエータ１７の操作が不可能なる。一方、ゲートロックレバー２１がロック解除位置に移動されると、操作レバーによる操作が可能になる。
【００３９】
手動再生スイッチ（再生指示手段）２２は、作業機械の運転者がコントローラ２５に対してフィルタ３５の強制再生の開始を指示するためのものであり、作業機械の運転室内に設置されている。手動再生スイッチ２２は、コントローラ２５と接続されている。手動再生スイッチ２２が運転者に押される場面としては、例えば、運転室内に設置された表示装置等を介してコントローラ２５から強制再生する旨の指示があった場合や、これとは無関係に定期的又は任意の時刻に運転者の意思によって再生を行う場合がある。
【００４０】
図５は本発明の実施の形態におけるコントローラ２５の概略図である。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付して説明は省略する（後の図も同様とする）。
【００４１】
この図に示すように、コントローラ２５は、再生スイッチ判定部６１と、ロック判定部６２と、ローアイドル判定部６３と、外気温度判定部６４と、冷却水温度判定部６５と、負荷制御部６６と、再生制御部６７と、再生完了判定部６８を備えており、これら各部は互いに通信可能に接続されている。
【００４２】
再生スイッチ判定部６１は、手動再生スイッチ２２を介して運転者から強制再生の開始の指示があったか否かを判定する部分である。本実施の形態における再生スイッチ判定部６１は、手動再生スイッチ２２がＯＮ位置のときに送信されるＯＮ信号を手動再生スイッチ２２から受信しており、これにより強制再生要求の有無を判定している。
【００４３】
ロック判定部６２は、ゲートロックレバー２１がロック位置にあるか否か、すなわち運転者による作用機械の操作が不可能な状態にあるか否かを判定する部分である。本実施の形態におけるロック判定部６２は、ゲートロックレバー２１がロック位置にあるときに送信されるロック信号をゲートロックレバー２１から受信しており、これによりゲートロックレバー２１がロック位置にあるか否かを判定している。ゲートロックレバー２１がロック位置にあることが判定できれば、作業機械が静止しているものとみなすことができる。
【００４４】
ローアイドル判定部６３は、エンジン１がローアイドル状態で稼働しているか否かを判定する部分である。本実施の形態におけるローアイドル判定部６３は、エンジンコントロールダイヤル３７が低速アイドル回転数（ローアイドル）を指示しているときに送信される目標回転数を受信しており、これによりエンジン１がローアイドル状態で作動しているか否かを判定している。なお、このようにエンジンコントロールダイヤル３７の位置で判定する他にも、エンジン回転数センサ２６の検出値が所定の回転数付近に保持されている旨を検出するなどして、エンジン１がローアイドル状態で作動しているか否かを判定しても良い。
【００４５】
外気温度判定部６４は、負荷制御部６６による負荷上昇に付随する燃料消費を抑制するために設定した設定温度Ｔ２と、外気温度Ｔａとの大小関係を判定する部分である。本実施の形態における外気温度判定部６４は、作業機械に備えられた外気温センサ３８と接続されており、外気温度センサ３８の検出値（外気温度Ｔａ）を受信している。負荷制御部６６は、後述する手動再生処理において、外気温度ＴａがＴ２未満である場合には第１暖機モードで負荷制御することがあり、外気温度ＴａがＴ２以上である場合には第１暖機モードよりも低負荷で暖機を行う第２暖機モードで負荷制御することがある（詳細は後述）。
【００４６】
冷却水温度判定部６５は、失火防止温度Ｔ１と冷却水温度Ｔｗとの大小関係を判定する部分である。本実施の形態における冷却水温度判定部６５は、冷却水温センサ７と接続されており、冷却水温セン７サの検出値（冷却水温度Ｔｗ）を受信している。
【００４７】
負荷制御部（負荷制御手段）６６は、フィルタ３５を手動再生するためにエンジン負荷を制御する部分である。ローアイドル時からエンジン負荷を上昇させる方法としては、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つをローアイドル時の状態から大きくする方法がある。本実施の形態における負荷制御部６６は、後述する手動再生処理において、燃料噴射装置１ａ、レギュレータ１３、または可変絞り弁１５に制御信号を適宜送信し、エンジン回転数Ｎ、または油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ若しくは吐出圧Ｐを制御することでエンジン負荷を制御している。具体的には、後述する手動再生処理において、（１）第１暖機モード、（２）第２暖機モード、（３）排気温度上昇モードの３つの負荷制御モードのいずれかを行う。
【００４８】
ここで、（１）第１暖機モードと（２）第２暖機モードは、冷却水温度Ｔｗを短時間で失火防止温度Ｔ１まで到達させるために行う負荷制御であり、（３）排気温度上昇モードは、冷却水温度ＴｗをＴ１まで到達させた以後に、排気温度を再生可能温度に保持するために行う負荷制御である。（１）第１暖機モードは、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを第１目標値（Ｎ１，ｑ１，Ｐ１）に保持するものであり、（２）第２暖機モードは、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを第３目標値（Ｎ３，ｑ３，Ｐ３）に保持するものであり、（３）排気温度上昇モードは、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを第２目標値（Ｎ２，ｑ２，Ｐ２）に保持するものである。先述のように、これらの目標値には「第２目標値（Ｎ２，ｑ２，Ｐ２）≦第３目標値（Ｎ３，ｑ３，Ｐ３）＜第１目標値（Ｎ１，ｑ１，Ｐ１）」という大小関係があるので、エンジン負荷上昇の程度には「（３）排気温度上昇モード≦（２）第２暖機モード＜（１）第１暖機モード」という大小関係が成立している。
【００４９】
再生制御部（再生制御手段）６７、フィルタ３５の強制再生（手動再生）を制御する部分である。再生制御部６７は、エンジン１の排気中に燃料を残存させることで排気温度を強制的に上昇させ、フィルタ３５を強制再生する。本実施の形態における再生制御部６７は、燃料噴射装置１ａに制御信号を送信しており、燃料噴射のタイミングを通常よりも遅らせるマルチ噴射やポスト噴射を利用して未燃燃料を排気に含ませている。なお、マルチ噴射による未燃燃料の供給を前提とするときであって、当該マルチ噴射だけでは強制再生に必要な未燃燃料が不足するときには、エンジン１の出口から排気処理装置８に至る排気管路に燃料供給装置を別途取り付けて、当該燃料供給装置から不足分の未燃燃料を排気に供給するようにしても良い。
【００５０】
再生完了判定部６８は、フィルタ３５の強制再生が完了したか否かを判定する部分である。本実施の形態における再生完了判定部６８は、排気温度センサ９と接続されており、排気温度センサ９の検出値を利用して再生の完了を判定している。すなわち、排気温度センサ９で検出された排気温度が強制再生可能な範囲（すなわち、再生可能温度以上の温度）に保持されている時間を計測し、その計測時間が再生完了時間（フィルタ３５の再生完了タイミングを判定するために設定した時間）に達したときに、フィルタ３５の再生が完了したものとみなしている。なお、このように再生の完了を判定する場合、排気温度が再生可能な範囲に保持されている時間を計測するための部分（再生時間計測手段）をコントローラ２５に別途設けても良い。また、上記のように排気温度センサ９を利用する他にも、フィルタ３５の前後差圧を検出する差圧センサ（差圧検出手段）を設置し、そのセンサの検出値が設定値以下に下がったときを再生が完了したときであるとみなしても良い。
【００５１】
次に上記のように構成される作業機械における第１の手動再生処理について説明する。図６は本発明の実施の形態に係る作業機械における第１の手動再生処理のフローチャートである。
【００５２】
この図に示すように、コントローラ２５は、再生スイッチ判定部６１において手動再生スイッチ２２がＯＦＦ位置からＯＮ位置に変更されたことを判定し、運転者から強制再生の開始の指示があったことが確認できたら、手動再生処理を開始する。そして、冷却水温度判定部６５は、冷却水温センサ７から送信される冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１以上であるかを判定する（Ｓ１１０）。
【００５３】
Ｓ１１０において冷却水温度ＴｗがＴ１未満であると判定されたら、負荷制御部６６は冷却水温度ＴｗがＴ１に到達するまで第１暖機モードでエンジン負荷制御を行う。すなわち、負荷制御部６６は、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを第１目標値（Ｎ１，ｑ１，Ｐ１）に保持し、エンジン負荷を上昇させる（Ｓ１２０）。このようにエンジン負荷制御を行うと、エンジン負荷がローアイドル時よりも上昇するので、ローアイドル状態で放置した場合と比較して冷却水温度Ｔｗを短時間でＴ１に到達させることができる。したがって、強制再生時の失火等の発生を短時間で防止することができる。なお、第１暖機モードにおける第１目標値（Ｎ１，ｑ１，Ｐ１）は、冷却水温度ＴｗがＴ１に到達したときにおける排気温度が再生可能温度以上に到達しているように設定することが好ましい。このように第１目標値を設定すると、後続する強制再生処理（Ｓ１４０）においてフィルタ３５の再生が即座に開始されるので、無駄な燃料消費を抑制することができるからである。
【００５４】
冷却水温度判定部６５において、Ｓ１２０で冷却水温度ＴｗがＴ１以上に到達したと判定されたとき及びＳ１１０で冷却水温度ＴｗがＴ１以上であると判定されたときには、負荷制御部６６は排気温度上昇モードでエンジン負荷制御を行う（Ｓ１３０）。すなわち、負荷制御部６６は、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを第２目標値（Ｎ２，ｑ２，Ｐ２）に保持する。そして、再生制御部６７は、排気中に未燃燃料を残存させて強制再生を開始する（Ｓ１４０）。このように排気温度を保持しながら排気中に未燃燃料を残存させると、その未燃燃料が酸化触媒３６で酸化され、その反応熱でもってフィルタ３５に導入される排気を再生可能温度以上にまで上昇させることができる。これによりフィルタ３５に捕集されたＰＭを燃焼できるので、フィルタ３５へのＰＭ堆積量を減少させることができる。なお、図６では、Ｓ１３０の後にＳ１４０を開始するように示してあるが、Ｓ１３０及びＳ１４０は同時に開始しても良い。
【００５５】
Ｓ１４０において強制再生を開始したら、再生完了判定部６８において強制再生が完了したと判定されるまで、負荷制御部６６で排気温度上昇モードを維持しながら、再生制御部６７で強制再生を継続する（Ｓ１５０）。すなわち、本実施の形態では、排気温度センサ９からの排気温度が再生可能温度以上に保持されている累積時間が再生完了時間に到達したことが確認できたら、再生完了判定部６８はフィルタ３５の再生が完了したと判定する。このように再生完了判定部６８でフィルタ３５の再生が完了したと判定されたら、コントローラ２５は、再生制御部６７で強制再生を停止し（Ｓ１６０）、負荷制御部６６で負荷制御を停止し（Ｓ１７０）、負荷制御フローを終了する。
【００５６】
上記の説明から明らかなように、本実施の形態に係る作業機械は、冷却水温度Ｔｗを検出する冷却水温センサ７と、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つをローアイドル時の状態から大きくしてエンジン負荷を上昇させる負荷制御部６６と、エンジン１の排気中に燃料を残存させることで排気温度を強制的に上昇させ、フィルタ３５を強制再生する再生制御部６７と、再生制御部６７に対して強制再生の開始を指示するための手動再生スイッチ２２を備えている。そして、上記の第１の手動再生処理から明らかなように、負荷制御部６６は、（Ａ）手動再生スイッチ２２がＯＮ位置にされた以後であって冷却水温度ＴｗがＴ１未満のときには、第１暖機モードでエンジン負荷制御を行い、（Ｂ）手動再生スイッチ２２がＯＮ位置にされた以後であって冷却水温度ＴｗがＴ１以上のときには、排気温度上昇モードでエンジン負荷制御を行う。一方、再生制御部６７は、手動再生スイッチ２２がＯＮ位置にされた以後であって、冷却水温度ＴｗがＴ１以上のときに強制再生を開始する。
【００５７】
このように構成された作業機械によれば、運転者が手動再生したい場合に冷却水温度ＴｗがＴ１未満のときでも、第１暖機モードでエンジン負荷制御を行うことにより、失火等の発生を短時間で防止することができるので、手動再生スイッチ２２をＯＮ位置にしてから実際に強制再生が開始されるまでの時間（図６における処理開始からＳ１４０に至るまでの時間）を短縮することができる。これにより作業機械の作業効率が低下することを抑制することができる。さらに上記のように構成された作業機械は、冷却水温度Ｔｗを上昇させるための暖機モードと、排気温度を再生可能温度以上に保持するための排気温度上昇モードにおいて、共通の対象（すなわち、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つ）を制御するものであるので、両モードの間で異なる対象を制御する場合と比較して制御が簡潔である。そのため、手動再生処理を行うシステムが全体として複雑になることが抑制されるので、実機への実装も容易である。したがって、本実施の形態によれば、制御が簡潔で短時間での暖機が可能な手動再生システムを備える作業機械を提供することができる。
【００５８】
また、上記に示した本実施の形態の作業機械では、上記の構成に加えてさらに、フィルタ３５の強制再生が完了した旨を判定する再生完了判定部６８を設けており、図６に示したように、当該再生完了判定部６８において強制再生が完了した旨が判定されたら強制再生及び負荷制御を停止するように構成している。このように手動再生処理を構成すれば、手動再生スイッチ２２をＯＮ位置にしたときに必ずフィルタ３５の再生が完了させることができる。
【００５９】
次に上記のように構成される作業機械における第２の手動再生処理について説明する。図７は本実施の形態に係る作業機械における手動再生処理のフローチャートである。
【００６０】
この図に示す手動再生処理のフローは、（１）ゲートロックレバー２１がロック位置にあるか否か判定している点（Ｓ２１０）、（２）エンジン１がローアイドル状態で稼働しているか否かを判定している点（Ｓ２２０）、（３）外気温度によって暖機モードを変更している点（Ｓ２３０，１１０Ａ，１２０，１１０Ｂ，１２５）で先の第１のフローと異なる。図７では先のフローと同じ処理には同じ符号を付して説明は省略し、下記では先のフローとの相違点及びそれによる効果を説明する。
【００６１】
図７において、手動再生スイッチ２２がＯＮ位置に変更されたことにより手動再生処理が開始したら、コントローラ２５は、ロック判定部６２において、ゲートロックレバー２１がロック位置に保持されているか否かを判定する（Ｓ２１０）。Ｓ２１０でゲートロックレバー２１がロック位置にあることが判定されたら、コントローラ２５は、ローアイドル判定部６３において、エンジン１がローアイドル状態で稼働しているか否かを判定する（Ｓ２２０）。Ｓ２２０でエンジンコントロールダイヤル３７がローアイドルを指示していれば、ローアイドル判定部６３はローアイドル状態で稼働しているものとみなし、コントローラ２５は外気温度Ｔａの判定処理（Ｓ２３０）に以降する。
【００６２】
一方、上記のＳ２１０においてゲートロックレバー２１がロック解除位置にあるとき及びＳ２２０においてエンジンコントロールダイヤル３７がその他の目標回転数を指示していたときは、強制再生のための前提条件が満たされないものとして手動再生処理を終了する。なお、この場合には、作業機械の運転室内に表示装置または警告灯等を設置し、当該表示装置または警告灯等を介して手動再生が開始されない旨及びその原因（ゲートロックレバー２１またはエンジンコントロールダイヤル３７の位置）を運転者に報知することが好ましい。
【００６３】
Ｓ２３０では、外気温度判定部６４において、外気温度センサ３８から送信される外気温度Ｔａが設定温度Ｔ２以上であるかを判定する。ここで外気温度ＴａがＴ２以上であると判定されたら、冷却水温度判定部６５は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１以上であるかを判定する（Ｓ１１０Ｂ）。
【００６４】
Ｓ１１０Ｂにおいて冷却水温度ＴｗがＴ１未満であると判定されたら、負荷制御部６６は冷却水温度ＴｗがＴ１に到達するまで第２暖機モードでエンジン負荷制御を行う。すなわち、負荷制御部６６は、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを第３目標値（Ｎ３，ｑ３，Ｐ３）に保持し、エンジン負荷を上昇させる（Ｓ１２５）。このように外気温度ＴａがＴ２以上の場合に、第１暖機モードより負荷の低い第２暖機モードを利用して冷却水温度Ｔｗを上昇させると、第１暖機モードを利用した場合と比較して冷却水温度ＴｗをＴ１に到達させるために必要な燃料を低減することができる。
【００６５】
Ｓ１２５で冷却水温度ＴｗがＴ１に到達したとき及びＳ１１０Ｂで冷却水温度ＴｗがＴ１以上であると冷却水温度判定部６５で判定されたときには、排気温度上昇モードに移行し（Ｓ１３０）、以降は図６のフローと同様の処理を行って終了する。
【００６６】
一方、Ｓ２３０において、外気温度ＴａがＴ２未満であると判定されたら、冷却水温度判定部６５は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１以上であるかを判定する（Ｓ１１０Ａ）。以降の処理は図６のフローと同様の処理を行って終了する。
【００６７】
上記の説明から明らかなように、図７に示した手動再生処理では、まず、Ｓ２１０において、ゲートロックレバー２１がロック位置にある場合のみに手動再生処理を行っている。このように手動再生処理を行うと、運転者が作業装置等を操作できる状態で手動再生処理が開始されることが防止できる。したがって、運転者の操作による負荷変動が手動再生処理中に生じたりすること等が防止できるので、図６に示したフローよりも安定して手動再生処理を行うことができる。なお、上記では、手動再生処理の開始時のみにゲートロックレバー２１の位置の判定を行ったが、ゲートロックレバー２１の位置を常に監視し、ゲートロックレバー２１がロック解除位置に変更された場合には即座に手動再生処理を終了するように構成することが好ましい。このように構成すれば、再生処理が完了するまでの間、一貫して安定した手動再生処理を行うことができる。なお、作業機械がホイルローダーなどの作業車両である場合であって、エンジン１の回転数及びトルクを制御して車両走行速度を制御するアクセルペダルを備える場合にあっては、ゲートロックレバー２１がロック位置にあることに加えて、駐車時の車両制動手段であるパーキングブレーキ装置が作動していることを手動再生処理の開始条件及び継続条件とすることが好ましい。
【００６８】
また、図７の手動再生処理では、Ｓ２２０において、エンジン１がローアイドル状態で稼働している場合のみに手動再生処理を行っている。このように手動再処理を行うと、手動再生処理中の燃料消費を抑制することができる。また、このように制御すると、手動再生処理が開始されたときにはエンジン回転数がローアイドル状態から上昇し、手動再生処理が終了するときにはローアイドル状態に復帰する。したがって、運転者はそのエンジン音の大小に基づいて、現在は手動再生処理が実行中であること、または手動再生処理が終了したことを確認することができる。
【００６９】
さらに、図７の手動再生では、Ｓ２３０，１１０Ａ，１２０，１１０Ｂ，１２５において、外気温度Ｔａに応じて暖機モードを変更している。一般的に、外気温度Ｔａが高い場合（例えば夏季等）には冷却水温度Ｔｗが上昇しやすい傾向があるが、上記のように外気温度ＴａがＴ２以上の場合に、第１暖機モードより負荷の低い第２暖機モードを利用して冷却水温度Ｔｗを上昇させると、第１暖機モードを利用した場合と比較して冷却水温度ＴｗをＴ１に到達させるために必要な燃料を低減することができるので、手動再生に伴う燃費を向上させることができる。
【００７０】
なお、以上の説明における各フローでは、３つのモード（第１暖機モード、第２暖機モード及び排気温度上昇モード）のすべてにおいて、エンジン負荷制御に際する制御対象は、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つであるとしたが、一連の制御を簡潔にする観点からは、３つのモードのすべてにおいて同じ制御対象を制御するように負荷制御部６６を構成することが好ましい。すなわち、例えば、３つのモードすべてにおいてエンジン１の回転数Ｎのみ制御対象とし、これを状況に応じて第１目標値Ｎ１、第２目標値Ｎ２または第３目標値Ｎ３に適宜設定することが好ましい。このように制御対象を１つに絞ると、さらに制御が簡潔になるので、実機への実装を一層容易にすることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１ エンジン
７ 冷却水温センサ
８ 排気処理装置
１１ 可変容量型油圧ポンプ
２１ ゲートロックレバー
２５ コントローラ
３５ フィルタ
３７ エンジンコントローラダイヤル
３８ 外気温度センサ
６１ 再生スイッチ判定部
６２ ロック判定部
６３ ローアイドル判定部
６４ 外気温度判定部
６５ 冷却水温度判定部
６６ 負荷制御部
６７ 再生制御部
６８ 再生完了判定部
Ｔｗ 冷却水温度
Ｔ１ 失火防止温度
Ｔａ 外気温度
Ｔ２ 設定温度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジン、可変容量型油圧ポンプ及び排気処理装置を備える作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気から粒子状物質（Particulate Matter（以下、ＰＭとする））を取り除く排気処理装置には、ディーゼル微粒子除去フィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter（以下において「フィルタ」と略すことがある））を備えたものがある。この種の排気処理装置では、フィルタにＰＭが蓄積され続けると排圧上昇等のトラブルが生じるため、蓄積されたＰＭを除去してフィルタを再生する必要がある。
【０００３】
フィルタの再生には大別して、ＰＭが燃焼する温度（以下において「再生可能温度」と称することがある）まで排気温度が到達したときに自発的に発生する自己再生と、排気に含ませた未燃燃料を燃焼する等して排気温度を再生可能温度まで強制的に上昇させる強制再生がある。さらに、強制再生には、ある条件が満たされたとき（例えば、ＰＭの推定堆積量が所定の閾値を超えたとき）に自動的に再生を行う方法（自動再生）と、運転者（オペレータ）の操作に基づいて任意のタイミングで再生を行う方法（手動再生）がある。
【０００４】
ところで、強制再生には、燃料噴射のタイミングを通常よりも遅らせるポスト噴射やマルチ噴射を利用して未燃燃料を排気に含ませる方法がある。しかし、この方法を利用した場合にエンジン冷却水温度が低いと、エンジンシリンダ内の温度が低いために失火してドライバビリティ（操縦性能）が低下したり、白煙が発生したりする不具合（以下において「失火等」と略すことがある）が発生する可能性がある。
【０００５】
このような失火等の発生防止を図る技術としては、冷却水温度が失火等を防止するために設定した温度Ｔｗ０未満の場合には、当該設定温度Ｔｗ０に達するまで暖機してから強制再生を開始するように構成したものがある（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２８２４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記文献には、まず冷却水温度を設定温度Ｔｗ０以上に上昇させて暖機を完了させ、次に排気温度を再生可能温度まで上昇させて強制再生を行う旨が記載されており、冷却水温度をＴｗ０以上に上昇させる際には「暖機システム」を作動する旨記載されている。ところが、当該暖機システムはいかなるハードウェアによって構成することが好ましいのか、または当該ハードウェアを用いていかなる方法で排気温度を上昇することが好ましいかについては上記文献には明示されていない。さらに、油圧ポンプを備える作業機械（油圧ショベル等）に装着されたフィルタを手動再生する場合には、いかなる観点から手動再生システムを構築することが好ましいのかについては明示されていない。
【０００８】
例えば、当該暖機システムを用いた冷却水温度上昇制御が複雑であると、後続する排気温度上昇制御との兼ね合いによっては、手動再生システム全体としての信頼性が低下するおそれがあり、実機への実装が困難になる場合がある。また、当該暖機システムが、ローアイドルの状態（無負荷状態で最低限度の回転数でエンジンを継続的に稼働する状態）で冷却水温度がＴ１以上に到達するまで放置する一般的な方法を示すものと解釈すると、冷却水温度が低く暖機を完了するまでに時間がかかる場合（特に寒冷時）には、作業機械の作業効率が低下するおそれがある。すなわち、実機に実装する観点からは、作業機械に装着されたフィルタを手動再生するまでの一連の流れを考慮しつつ、制御が簡潔で短時間での暖機が可能な手動再生システムを追究する余地がある。
【０００９】
本発明は、制御が簡潔で短時間での暖機が可能な手動再生システムを備える作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明は、上記目的を達成するために、ディーゼルエンジンと、このエンジンによって駆動される可変容量型油圧ポンプと、前記エンジンの排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを有する排気処理装置とを備える作業機械において、前記エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温検出手段と、前記エンジンの回転数Ｎ並びに前記油圧ポンプの押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つをローアイドル時の状態から大きくしてエンジン負荷を上昇させる負荷制御手段と、前記エンジンの排気中に燃料を残存させることで排気温度を強制的に上昇させ、前記フィルタを強制再生する再生制御手段と、前記再生制御手段に対して強制再生の開始を指示するための再生指示手段とを備え、前記負荷制御手段は、（Ａ）前記再生指示手段から強制再生の開始の指示があった以後であって、前記冷却水温度が強制再生時の失火等の発生を防止するために設定したＴ１未満のときには、前記冷却水温度をＴ１以上に到達させるために設定した第１目標値（Ｎ１，ｑ１，Ｐ１）に前記エンジンの回転数Ｎ並びに前記油圧ポンプの押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを保持し、また、（Ｂ）前記再生指示手段から強制再生の開始の指示があった以後であって、前記冷却水温度がＴ１以上のときには、強制再生が可能な排気温度を保持するために設定した目標値であって前記第１目標値未満に設定された第２目標値（Ｎ２，ｑ２，Ｐ２）に前記エンジンの回転数Ｎ並びに前記油圧ポンプの押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを保持し、前記再生制御手段は、前記再生指示手段から強制再生の開始の指示があった以後であって、前記冷却水温度がＴ１以上のときに、強制再生を開始するものとする。
【００１１】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記フィルタの強制再生が完了した旨を判定する再生完了判定手段をさらに備え、前記再生制御手段は、強制再生を開始した後に前記再生完了判定手段において強制再生が完了した旨が判定されたら、強制再生を終了するものとする。
【００１２】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記フィルタに導入される直前における前記エンジンの排気温度を検出する排気温度検出手段をさらに備え、前記再生完了判定手段は、前記排気温度検出で検出された排気温度が強制再生可能な範囲に保持されている時間を計測し、さらに、当該計測時間が前記フィルタの再生完了タイミングを判定するために設定した再生完了時間に達したときに、強制再生が完了したと判定するものとする。
【００１３】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかにおいて、好ましくは、外気温度を検出する外気温度検出手段とをさらに備え、前記負荷制御手段は、（Ａ’）前記外気温度が負荷上昇に付随する燃料消費を抑制するために設定した設定温度以上のときであり、さらに、前記再生指示手段から強制再生の開始の指示があった以後であって、前記冷却水温度がＴ１未満のときには、前記冷却水温度をＴ１以上に到達させるために設定した目標値であって前記第１目標値未満かつ前記第２目標値以上に設定された第３目標値（Ｎ３，ｑ３，Ｐ３）に前記エンジンの回転数Ｎ並びに前記油圧ポンプの押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを保持するものとする。
【００１４】
（５）上記（１）〜（４）のいずれかにおいて、好ましくは、ロック位置にあるときに運転者による前記作業機械の操作を不可能にするロック装置をさらに備え、前記負荷制御手段及び前記再生制御手段は、ロック装置がロック位置にあるときに、負荷制御及び強制再生を行うものとする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、作業機械の手動再生において、短時間での暖機を簡潔な制御で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る作業機械の概略図。
【図２】本発明の実施の形態におけるエンジン回転数Ｎの特性図。
【図３】本発明の実施の形態における油圧ポンプの押しのけ容積ｑの特性図。
【図４】本発明の実施の形態における油圧ポンプの吐出圧Ｐの特性図。
【図５】本発明の実施の形態におけるコントローラ２５の概略図。
【図６】本発明の実施の形態に係る作業機械における第１の手動再生処理のフローチャート。
【図７】本発明の実施の形態に係る作業機械における第２の手動再生処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。ここでは、本発明の実施の形態に係る手動再生システムを油圧ショベルに適用した場合について説明する。油圧ショベルは、ディーゼルエンジンによって駆動される油圧ポンプを備える作業機械（油圧作業機械）の一種であり、クローラ式の走行装置を有する下部走行体と、下部走行体に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と、上部旋回体の前方に取り付けられた多関節型の作業装置と、上部旋回体に設けられた運転室（キャビン）等を備えている。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態に係る作業機械（油圧ショベル）の概略図である。この図に示す作業機械は、ディーゼルエンジン（以下において「エンジン」と略す）１と、排気処理装置８と、可変容量型油圧ポンプ（以下において「油圧ポンプ」と略す）１１と、油圧アクチュエータ１７と、パイロットポンプ１２と、ゲートロックレバー（ロック装置）２１と、手動再生スイッチ（再生指示手段）２２と、コントローラ（制御装置）２５を備えている。
【００１９】
エンジン１は、水冷式のディーゼルエンジンであり、冷却水ポンプ（図示せず）によって送り出される冷却水（エンジン冷却水）によって冷却されている。エンジン１には、冷却水の温度（冷却水温度）Ｔｗを検出する冷却水温センサ（冷却水温検出手段）７と、エンジン１の回転数Ｎを検出するエンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手段）２６が取り付けられている。冷却水温センサ７の検出値（冷却水温度Ｔｗ）と、エンジン回転数センサ２６の検出値（実回転数）は、コントローラ２５に送信されている。
【００２０】
エンジン１の回転数Ｎは、エンジンコントロールダイヤル（エンジン回転数指示手段）３７を介して制御される。エンジンコントロールダイヤル３７は、エンジン１の目標回転数を指示するもので、作業機械の運転室内に設置されている。エンジンコントロールダイヤル３７を介して入力された目標回転数は、コントローラ２５に送信されている。コントローラ２５は、エンジンコントローラダイヤル３７からの目標回転数とエンジン回転数センサ２６からの実回転数とに基づいて、燃料噴射装置１ａ（電子制御式燃料噴射装置）を制御する等してエンジン１の回転数Ｎを制御している。
【００２１】
図２は本発明の実施の形態におけるエンジン回転数Ｎの特性図である。この図に示すように、本実施の形態におけるエンジン回転数Ｎは、後述する手動再生処理において、（１）第１目標値Ｎ１、（２）第２目標値Ｎ２、（３）第３目標値Ｎ３のいずれかに選択的に設定されることがある。この図におけるＮ０は、ローアイドル時（無負荷状態で最低限度の回転数でエンジン１を継続的に稼動する状態）の回転数を示している（以下においてアイドル時回転数Ｎ０と称することがある）。
【００２２】
第１目標値Ｎ１は、強制再生時の失火等の発生を防止するために設定した失火防止温度Ｔ１以上に冷却水温度Ｔｗを到達させるために設定した目標回転数であり、アイドル時回転数Ｎ０より大きく設定されている。図２に示すように、第１目標値Ｎ１は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１未満のときに設定されることがある。
【００２３】
第２目標値Ｎ２は、排気温度を再生可能温度（フィルタ３５（後述）の再生が行われる温度で、ＰＭが燃焼可能な温度）以上に保持するために設定した目標回転数であり、Ｎ０より大きく第１目標値Ｎ１未満に設定されている。図２に示すように、第２目標値Ｎ２は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１以上のときに設定されることがある。
【００２４】
第３目標値Ｎ３は、外気温度Ｔａが負荷上昇に付随する燃料消費を抑制するために設定した設定温度Ｔ２以上である場合に、冷却水温度Ｔｗを失火防止温度Ｔ１以上に到達させるために設定した目標回転数であり、第１目標値Ｎ１未満かつ第２目標値Ｎ２以上に設定されている（すなわち、Ｎ０＜Ｎ２≦Ｎ３＜Ｎ１）。図２に示すように、第３目標値Ｎ３は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１未満のときに、第１目標値Ｎ１と代替して設定されることがある。エンジン１の回転数ＮをＮ１、Ｎ２、またはＮ３に設定すると、エンジン負荷がローアイドル時よりも上昇するので、ローアイドル状態で放置した場合と比較して冷却水温度及び排気温度を短時間で上昇させることができる。また、エンジン回転数Ｎが大きくなるほどエンジン負荷は上昇するので、エンジン回転数Ｎが大きいほど冷却水温度及び排気温度を短時間で上昇させることができる。
【００２５】
排気処理装置８は、エンジン１の排気が通過する排気管路に設置されている。排気処理装置８には、エンジン１の排気中のＰＭを捕集するフィルタ（ＤＰＦ）３５と、酸化触媒３６と、排気温度センサ（排気温度検出手段）９が設置されている。酸化触媒３６は、排気中に含まれた未燃燃料の酸化反応（燃焼）を促進させるもので、フィルタ３５の上流側に配置されている。排気温度センサ９は、フィルタ３５に導入される直前におけるエンジン１の排気温度を検出するもので、フィルタ３５と酸化触媒３６の間に配置されている。排気温度センサ９の検出値（排気温度）は、コントローラ２５に送信されており、排気温度が再生可能温度に到達しているか等の把握に利用される。
【００２６】
油圧ポンプ１１は、作業機械に設けられた油圧アクチュエータ（図示せず）を駆動する可変容量型のポンプで、エンジン１によって駆動されている。油圧ポンプ１１における斜板（図示せず）の傾転角はレギュレータ１３によって制御されており、レギュレータ１３に作用する圧油を変化させると傾転角が変化して油圧ポンプ１１の押しのけ容積（１回転あたりの吐出流量）ｑが変化する。レギュレータ１３には、パイロットポンプ１２によってタンク１４から汲み上げられた圧油が、第１電磁弁４１を介して導入されている。第１電磁弁４１はコントローラ２５と接続されており、第１電磁弁４１の絞り量はコントローラ２５からの制御信号によって調整される。すなわち、本実施の形態における油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑは、第１電磁弁４１を介して制御されている。
【００２７】
図３は本発明の実施の形態における油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑの特性図である。この図に示すように、本実施の形態における押しのけ容積ｑは、後述する手動再生処理において、（１）第１目標値ｑ１、（２）第２目標値ｑ２、（３）第３目標値ｑ３のいずれかに選択的に設定されることがある。この図におけるｑ０は、ローアイドル時の押しのけ容積を示している（以下においてアイドル時容積ｑ０と称することがある）。
【００２８】
第１目標値ｑ１は、冷却水温度Ｔｗを失火防止温度Ｔ１以上に到達させるために設定した目標容積であり、アイドル時容積ｑ０より大きく設定されている。図３に示すように、第１目標値ｑ１は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１未満のときに設定されることがある。
【００２９】
第２目標値ｑ２は、排気温度を再生可能温度以上に保持するために設定した目標容積であり、ｑ０より大きく第１目標値ｑ１未満に設定されている。図３に示すように、第２目標値ｑ２は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１以上のときに設定されることがある。
【００３０】
第３目標値ｑ３は、外気温度Ｔａが設定温度Ｔ２以上である場合に、冷却水温度Ｔｗを失火防止温度Ｔ１以上に到達させるために設定した目標容積であり、第１目標値ｑ１未満かつ第２目標値ｑ２以上に設定されている（すなわち、ｑ０＜ｑ２≦ｑ３＜ｑ１）。図３に示すように、第３目標値ｑ３は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１未満のときに、第１目標値ｑ１と代替して設定されることがある。油圧ポンプ１１の傾転角を変更して押しのけ容積ｑをｑ１、ｑ２、またはｑ３に設定すると、エンジン負荷がローアイドル時よりも上昇するので、ローアイドル状態で放置した場合と比較して冷却水温度及び排気温度を短時間で上昇させることができる。また、押しのけ容積ｑが大きくなるほどエンジン負荷は上昇するので、押しのけ容積ｑが大きいほど冷却水温度及び排気温度を短時間で上昇させることができる。
【００３１】
油圧ポンプ１１から吐出された圧油は、流量制御弁１６と、可変絞り弁１５を介してタンク１４に戻されている。流量制御弁１６は、油圧アクチュエータ１７の駆動を制御するものであり、運転室に設置された操作レバー（図示せず）を介して与えられるパイロット圧によって移動される。流量制御弁１６を中立位置から移動させると、油圧ポンプ１１からの圧油が導入されて油圧アクチュエータ１７が駆動される。なお、図１に図示された油圧アクチュエータ１７は上部旋回体を旋回させる旋回モータであるが、その他の油圧アクチュエータ（例えば、多関節型の作業装置におけるブームを回動させるブームシリンダ）及びその油圧アクチュエータを制御する流量制御弁は省略している。
【００３２】
流量制御弁１６が中立位置にあるとき（運転者に操作されていないとき）、油圧ポンプ１１の吐出圧Ｐは可変絞り弁１５によって制御されている。このとき、可変絞り弁１５に作用する圧油を変化させると、油圧ポンプ１１の吐出圧Ｐが変化する。可変絞り弁１５には、パイロットポンプ１２から吐出された圧油が、第２電磁弁４２を介して導入されている。第２電磁弁４２はコントローラ２５と接続されており、第２電磁弁４２の絞り量はコントローラ２５からの制御信号によって調整される。すなわち、本実施の形態における油圧ポンプ１１の吐出圧Ｐは、第２電磁弁４２を介して制御されている。
【００３３】
図４は本発明の実施の形態における油圧ポンプ１１の吐出圧Ｐの特性図である。この図に示すように、本実施の形態における吐出圧Ｐは、後述する手動再生処理において、（１）第１目標値Ｐ１、（２）第２目標値Ｐ２、（３）第３目標値Ｐ３のいずれかに選択的に設定されることがある。この図におけるＰ０は、ローアイドル時の吐出圧を示している（以下においてアイドル時圧力Ｐ０と称することがある）。
【００３４】
第１目標値Ｐ１は、冷却水温度を失火防止温度Ｔ１以上に到達させるために設定した目標圧力であり、アイドル時圧力Ｐ０より大きく設定されている。図４に示すように、第１目標値Ｐ１は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１未満のときに設定されることがある。
【００３５】
第２目標値Ｐ２は、排気温度を再生可能温度以上に保持するために設定した目標圧力であり、Ｐ０より大きく第１目標値Ｐ１未満に設定されている。図４に示すように、第２目標値Ｐ２は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１以上のときに設定されることがある。
【００３６】
第３目標値Ｐ３は、外気温度Ｔａが設定温度Ｔ２以上である場合に、冷却水温度Ｔｗを失火防止温度Ｔ１以上に到達させるために設定した目標圧力であり、第１目標値Ｐ１未満かつ第２目標値Ｐ２以上に設定されている（すなわち、Ｐ０＜Ｐ２≦Ｐ３＜Ｐ１）。図４に示すように、第３目標値Ｐ３は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１未満のときに、第１目標値Ｐ１と代替して設定されることがある。油圧ポンプ１１の吐出圧ＰをＰ１、Ｐ２、またはＰ３に設定すると、エンジン負荷がローアイドル時よりも上昇するので、ローアイドル状態で放置した場合と比較して冷却水温度及び排気温度を短時間で上昇させることができる。また、油圧ポンプ１１の吐出圧Ｐが大きくなるほどエンジン負荷は上昇するので、吐出圧Ｐが大きいほど冷却水温度及び排気温度を短時間で上昇させることができる。
【００３７】
パイロットポンプ１２は、油圧ポンプ１１と同様にエンジン１によって駆動されており、可変絞り弁１５やレギュレータ１３等の操作系に圧油を供給している。パイロットポンプ１２から吐出された圧油は電磁弁４１，４２に導入されている。パイロットポンプ１２から吐出される圧油の最大圧力は、電磁弁４１，４２よりタンク１４側に設置されたパイロットリリーフ弁１８によって一定に調整されている。なお、本実施の形態では電磁弁４１，４２を介して可変絞り１５及びレギュレータ１３を操作することにより、油圧ポンプ１１の吐出圧Ｐ及び押しのけ容積ｑ（傾転角）を制御しているが、コントローラ２５と可変絞り１５及びレギュレータ１３とを電気的に接続し、これらにコントローラ２５からの制御信号を直接送信することで油圧ポンプ１１の吐出圧Ｐ及び押しのけ容積ｑ（傾転角）を制御しても良い。
【００３８】
ゲートロックレバー２１は、流量制御弁１６に付加されるパイロット圧を遮断することで操作レバー（図示せず）による運転者の操作を不可能にするもので、作業機械の運転室内に設置されている。ゲートロックレバー２１がロック位置に移動されると、流量制御弁１６へのパイロット圧が遮断され、操作レバーを介しての油圧アクチュエータ１７の操作が不可能なる。一方、ゲートロックレバー２１がロック解除位置に移動されると、操作レバーによる操作が可能になる。
【００３９】
手動再生スイッチ（再生指示手段）２２は、作業機械の運転者がコントローラ２５に対してフィルタ３５の強制再生の開始を指示するためのものであり、作業機械の運転室内に設置されている。手動再生スイッチ２２は、コントローラ２５と接続されている。手動再生スイッチ２２が運転者に押される場面としては、例えば、運転室内に設置された表示装置等を介してコントローラ２５から強制再生する旨の指示があった場合や、これとは無関係に定期的又は任意の時刻に運転者の意思によって再生を行う場合がある。
【００４０】
図５は本発明の実施の形態におけるコントローラ２５の概略図である。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付して説明は省略する（後の図も同様とする）。
【００４１】
この図に示すように、コントローラ２５は、再生スイッチ判定部６１と、ロック判定部６２と、ローアイドル判定部６３と、外気温度判定部６４と、冷却水温度判定部６５と、負荷制御部６６と、再生制御部６７と、再生完了判定部６８を備えており、これら各部は互いに通信可能に接続されている。
【００４２】
再生スイッチ判定部６１は、手動再生スイッチ２２を介して運転者から強制再生の開始の指示があったか否かを判定する部分である。本実施の形態における再生スイッチ判定部６１は、手動再生スイッチ２２がＯＮ位置のときに送信されるＯＮ信号を手動再生スイッチ２２から受信しており、これにより強制再生要求の有無を判定している。
【００４３】
ロック判定部６２は、ゲートロックレバー２１がロック位置にあるか否か、すなわち運転者による作用機械の操作が不可能な状態にあるか否かを判定する部分である。本実施の形態におけるロック判定部６２は、ゲートロックレバー２１がロック位置にあるときに送信されるロック信号をゲートロックレバー２１から受信しており、これによりゲートロックレバー２１がロック位置にあるか否かを判定している。ゲートロックレバー２１がロック位置にあることが判定できれば、作業機械が静止しているものとみなすことができる。
【００４４】
ローアイドル判定部６３は、エンジン１がローアイドル状態で稼働しているか否かを判定する部分である。本実施の形態におけるローアイドル判定部６３は、エンジンコントロールダイヤル３７が低速アイドル回転数（ローアイドル）を指示しているときに送信される目標回転数を受信しており、これによりエンジン１がローアイドル状態で作動しているか否かを判定している。なお、このようにエンジンコントロールダイヤル３７の位置で判定する他にも、エンジン回転数センサ２６の検出値が所定の回転数付近に保持されている旨を検出するなどして、エンジン１がローアイドル状態で作動しているか否かを判定しても良い。
【００４５】
外気温度判定部６４は、負荷制御部６６による負荷上昇に付随する燃料消費を抑制するために設定した設定温度Ｔ２と、外気温度Ｔａとの大小関係を判定する部分である。本実施の形態における外気温度判定部６４は、作業機械に備えられた外気温センサ３８と接続されており、外気温度センサ３８の検出値（外気温度Ｔａ）を受信している。負荷制御部６６は、後述する手動再生処理において、外気温度ＴａがＴ２未満である場合には第１暖機モードで負荷制御することがあり、外気温度ＴａがＴ２以上である場合には第１暖機モードよりも低負荷で暖機を行う第２暖機モードで負荷制御することがある（詳細は後述）。
【００４６】
冷却水温度判定部６５は、失火防止温度Ｔ１と冷却水温度Ｔｗとの大小関係を判定する部分である。本実施の形態における冷却水温度判定部６５は、冷却水温センサ７と接続されており、冷却水温セン７サの検出値（冷却水温度Ｔｗ）を受信している。
【００４７】
負荷制御部（負荷制御手段）６６は、フィルタ３５を手動再生するためにエンジン負荷を制御する部分である。ローアイドル時からエンジン負荷を上昇させる方法としては、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つをローアイドル時の状態から大きくする方法がある。本実施の形態における負荷制御部６６は、後述する手動再生処理において、燃料噴射装置１ａ、レギュレータ１３、または可変絞り弁１５に制御信号を適宜送信し、エンジン回転数Ｎ、または油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ若しくは吐出圧Ｐを制御することでエンジン負荷を制御している。具体的には、後述する手動再生処理において、（１）第１暖機モード、（２）第２暖機モード、（３）排気温度上昇モードの３つの負荷制御モードのいずれかを行う。
【００４８】
ここで、（１）第１暖機モードと（２）第２暖機モードは、冷却水温度Ｔｗを短時間で失火防止温度Ｔ１まで到達させるために行う負荷制御であり、（３）排気温度上昇モードは、冷却水温度ＴｗをＴ１まで到達させた以後に、排気温度を再生可能温度に保持するために行う負荷制御である。（１）第１暖機モードは、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを第１目標値（Ｎ１，ｑ１，Ｐ１）に保持するものであり、（２）第２暖機モードは、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを第３目標値（Ｎ３，ｑ３，Ｐ３）に保持するものであり、（３）排気温度上昇モードは、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを第２目標値（Ｎ２，ｑ２，Ｐ２）に保持するものである。先述のように、これらの目標値には「第２目標値（Ｎ２，ｑ２，Ｐ２）≦第３目標値（Ｎ３，ｑ３，Ｐ３）＜第１目標値（Ｎ１，ｑ１，Ｐ１）」という大小関係があるので、エンジン負荷上昇の程度には「（３）排気温度上昇モード≦（２）第２暖機モード＜（１）第１暖機モード」という大小関係が成立している。
【００４９】
再生制御部（再生制御手段）６７、フィルタ３５の強制再生（手動再生）を制御する部分である。再生制御部６７は、エンジン１の排気中に燃料を残存させることで排気温度を強制的に上昇させ、フィルタ３５を強制再生する。本実施の形態における再生制御部６７は、燃料噴射装置１ａに制御信号を送信しており、燃料噴射のタイミングを通常よりも遅らせるマルチ噴射やポスト噴射を利用して未燃燃料を排気に含ませている。なお、マルチ噴射による未燃燃料の供給を前提とするときであって、当該マルチ噴射だけでは強制再生に必要な未燃燃料が不足するときには、エンジン１の出口から排気処理装置８に至る排気管路に燃料供給装置を別途取り付けて、当該燃料供給装置から不足分の未燃燃料を排気に供給するようにしても良い。
【００５０】
再生完了判定部６８は、フィルタ３５の強制再生が完了したか否かを判定する部分である。本実施の形態における再生完了判定部６８は、排気温度センサ９と接続されており、排気温度センサ９の検出値を利用して再生の完了を判定している。すなわち、排気温度センサ９で検出された排気温度が強制再生可能な範囲（すなわち、再生可能温度以上の温度）に保持されている時間を計測し、その計測時間が再生完了時間（フィルタ３５の再生完了タイミングを判定するために設定した時間）に達したときに、フィルタ３５の再生が完了したものとみなしている。なお、このように再生の完了を判定する場合、排気温度が再生可能な範囲に保持されている時間を計測するための部分（再生時間計測手段）をコントローラ２５に別途設けても良い。また、上記のように排気温度センサ９を利用する他にも、フィルタ３５の前後差圧を検出する差圧センサ（差圧検出手段）を設置し、そのセンサの検出値が設定値以下に下がったときを再生が完了したときであるとみなしても良い。
【００５１】
次に上記のように構成される作業機械における第１の手動再生処理について説明する。図６は本発明の実施の形態に係る作業機械における第１の手動再生処理のフローチャートである。
【００５２】
この図に示すように、コントローラ２５は、再生スイッチ判定部６１において手動再生スイッチ２２がＯＦＦ位置からＯＮ位置に変更されたことを判定し、運転者から強制再生の開始の指示があったことが確認できたら、手動再生処理を開始する。そして、冷却水温度判定部６５は、冷却水温センサ７から送信される冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１以上であるかを判定する（Ｓ１１０）。
【００５３】
Ｓ１１０において冷却水温度ＴｗがＴ１未満であると判定されたら、負荷制御部６６は冷却水温度ＴｗがＴ１に到達するまで第１暖機モードでエンジン負荷制御を行う。すなわち、負荷制御部６６は、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを第１目標値（Ｎ１，ｑ１，Ｐ１）に保持し、エンジン負荷を上昇させる（Ｓ１２０）。このようにエンジン負荷制御を行うと、エンジン負荷がローアイドル時よりも上昇するので、ローアイドル状態で放置した場合と比較して冷却水温度Ｔｗを短時間でＴ１に到達させることができる。したがって、強制再生時の失火等の発生を短時間で防止することができる。なお、第１暖機モードにおける第１目標値（Ｎ１，ｑ１，Ｐ１）は、冷却水温度ＴｗがＴ１に到達したときにおける排気温度が再生可能温度以上に到達しているように設定することが好ましい。このように第１目標値を設定すると、後続する強制再生処理（Ｓ１４０）においてフィルタ３５の再生が即座に開始されるので、無駄な燃料消費を抑制することができるからである。
【００５４】
冷却水温度判定部６５において、Ｓ１２０で冷却水温度ＴｗがＴ１以上に到達したと判定されたとき及びＳ１１０で冷却水温度ＴｗがＴ１以上であると判定されたときには、負荷制御部６６は排気温度上昇モードでエンジン負荷制御を行う（Ｓ１３０）。すなわち、負荷制御部６６は、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを第２目標値（Ｎ２，ｑ２，Ｐ２）に保持する。そして、再生制御部６７は、排気中に未燃燃料を残存させて強制再生を開始する（Ｓ１４０）。このように排気温度を保持しながら排気中に未燃燃料を残存させると、その未燃燃料が酸化触媒３６で酸化され、その反応熱でもってフィルタ３５に導入される排気を再生可能温度以上にまで上昇させることができる。これによりフィルタ３５に捕集されたＰＭを燃焼できるので、フィルタ３５へのＰＭ堆積量を減少させることができる。なお、図６では、Ｓ１３０の後にＳ１４０を開始するように示してあるが、Ｓ１３０及びＳ１４０は同時に開始しても良い。
【００５５】
Ｓ１４０において強制再生を開始したら、再生完了判定部６８において強制再生が完了したと判定されるまで、負荷制御部６６で排気温度上昇モードを維持しながら、再生制御部６７で強制再生を継続する（Ｓ１５０）。すなわち、本実施の形態では、排気温度センサ９からの排気温度が再生可能温度以上に保持されている累積時間が再生完了時間に到達したことが確認できたら、再生完了判定部６８はフィルタ３５の再生が完了したと判定する。このように再生完了判定部６８でフィルタ３５の再生が完了したと判定されたら、コントローラ２５は、再生制御部６７で強制再生を停止し（Ｓ１６０）、負荷制御部６６で負荷制御を停止し（Ｓ１７０）、負荷制御フローを終了する。
【００５６】
上記の説明から明らかなように、本実施の形態に係る作業機械は、冷却水温度Ｔｗを検出する冷却水温センサ７と、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つをローアイドル時の状態から大きくしてエンジン負荷を上昇させる負荷制御部６６と、エンジン１の排気中に燃料を残存させることで排気温度を強制的に上昇させ、フィルタ３５を強制再生する再生制御部６７と、再生制御部６７に対して強制再生の開始を指示するための手動再生スイッチ２２を備えている。そして、上記の第１の手動再生処理から明らかなように、負荷制御部６６は、（Ａ）手動再生スイッチ２２がＯＮ位置にされた以後であって冷却水温度ＴｗがＴ１未満のときには、第１暖機モードでエンジン負荷制御を行い、（Ｂ）手動再生スイッチ２２がＯＮ位置にされた以後であって冷却水温度ＴｗがＴ１以上のときには、排気温度上昇モードでエンジン負荷制御を行う。一方、再生制御部６７は、手動再生スイッチ２２がＯＮ位置にされた以後であって、冷却水温度ＴｗがＴ１以上のときに強制再生を開始する。
【００５７】
このように構成された作業機械によれば、運転者が手動再生したい場合に冷却水温度ＴｗがＴ１未満のときでも、第１暖機モードでエンジン負荷制御を行うことにより、失火等の発生を短時間で防止することができるので、手動再生スイッチ２２をＯＮ位置にしてから実際に強制再生が開始されるまでの時間（図６における処理開始からＳ１４０に至るまでの時間）を短縮することができる。これにより作業機械の作業効率が低下することを抑制することができる。さらに上記のように構成された作業機械は、冷却水温度Ｔｗを上昇させるための暖機モードと、排気温度を再生可能温度以上に保持するための排気温度上昇モードにおいて、共通の対象（すなわち、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つ）を制御するものであるので、両モードの間で異なる対象を制御する場合と比較して制御が簡潔である。そのため、手動再生処理を行うシステムが全体として複雑になることが抑制されるので、実機への実装も容易である。したがって、本実施の形態によれば、制御が簡潔で短時間での暖機が可能な手動再生システムを備える作業機械を提供することができる。
【００５８】
また、上記に示した本実施の形態の作業機械では、上記の構成に加えてさらに、フィルタ３５の強制再生が完了した旨を判定する再生完了判定部６８を設けており、図６に示したように、当該再生完了判定部６８において強制再生が完了した旨が判定されたら強制再生及び負荷制御を停止するように構成している。このように手動再生処理を構成すれば、手動再生スイッチ２２をＯＮ位置にしたときに必ずフィルタ３５の再生が完了させることができる。
【００５９】
次に上記のように構成される作業機械における第２の手動再生処理について説明する。図７は本実施の形態に係る作業機械における手動再生処理のフローチャートである。
【００６０】
この図に示す手動再生処理のフローは、（１）ゲートロックレバー２１がロック位置にあるか否か判定している点（Ｓ２１０）、（２）エンジン１がローアイドル状態で稼働しているか否かを判定している点（Ｓ２２０）、（３）外気温度によって暖機モードを変更している点（Ｓ２３０，１１０Ａ，１２０，１１０Ｂ，１２５）で先の第１のフローと異なる。図７では先のフローと同じ処理には同じ符号を付して説明は省略し、下記では先のフローとの相違点及びそれによる効果を説明する。
【００６１】
図７において、手動再生スイッチ２２がＯＮ位置に変更されたことにより手動再生処理が開始したら、コントローラ２５は、ロック判定部６２において、ゲートロックレバー２１がロック位置に保持されているか否かを判定する（Ｓ２１０）。Ｓ２１０でゲートロックレバー２１がロック位置にあることが判定されたら、コントローラ２５は、ローアイドル判定部６３において、エンジン１がローアイドル状態で稼働しているか否かを判定する（Ｓ２２０）。Ｓ２２０でエンジンコントロールダイヤル３７がローアイドルを指示していれば、ローアイドル判定部６３はローアイドル状態で稼働しているものとみなし、コントローラ２５は外気温度Ｔａの判定処理（Ｓ２３０）に以降する。
【００６２】
一方、上記のＳ２１０においてゲートロックレバー２１がロック解除位置にあるとき及びＳ２２０においてエンジンコントロールダイヤル３７がその他の目標回転数を指示していたときは、強制再生のための前提条件が満たされないものとして手動再生処理を終了する。なお、この場合には、作業機械の運転室内に表示装置または警告灯等を設置し、当該表示装置または警告灯等を介して手動再生が開始されない旨及びその原因（ゲートロックレバー２１またはエンジンコントロールダイヤル３７の位置）を運転者に報知することが好ましい。
【００６３】
Ｓ２３０では、外気温度判定部６４において、外気温度センサ３８から送信される外気温度Ｔａが設定温度Ｔ２以上であるかを判定する。ここで外気温度ＴａがＴ２以上であると判定されたら、冷却水温度判定部６５は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１以上であるかを判定する（Ｓ１１０Ｂ）。
【００６４】
Ｓ１１０Ｂにおいて冷却水温度ＴｗがＴ１未満であると判定されたら、負荷制御部６６は冷却水温度ＴｗがＴ１に到達するまで第２暖機モードでエンジン負荷制御を行う。すなわち、負荷制御部６６は、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを第３目標値（Ｎ３，ｑ３，Ｐ３）に保持し、エンジン負荷を上昇させる（Ｓ１２５）。このように外気温度ＴａがＴ２以上の場合に、第１暖機モードより負荷の低い第２暖機モードを利用して冷却水温度Ｔｗを上昇させると、第１暖機モードを利用した場合と比較して冷却水温度ＴｗをＴ１に到達させるために必要な燃料を低減することができる。
【００６５】
Ｓ１２５で冷却水温度ＴｗがＴ１に到達したとき及びＳ１１０Ｂで冷却水温度ＴｗがＴ１以上であると冷却水温度判定部６５で判定されたときには、排気温度上昇モードに移行し（Ｓ１３０）、以降は図６のフローと同様の処理を行って終了する。
【００６６】
一方、Ｓ２３０において、外気温度ＴａがＴ２未満であると判定されたら、冷却水温度判定部６５は、冷却水温度Ｔｗが失火防止温度Ｔ１以上であるかを判定する（Ｓ１１０Ａ）。以降の処理は図６のフローと同様の処理を行って終了する。
【００６７】
上記の説明から明らかなように、図７に示した手動再生処理では、まず、Ｓ２１０において、ゲートロックレバー２１がロック位置にある場合のみに手動再生処理を行っている。このように手動再生処理を行うと、運転者が作業装置等を操作できる状態で手動再生処理が開始されることが防止できる。したがって、運転者の操作による負荷変動が手動再生処理中に生じたりすること等が防止できるので、図６に示したフローよりも安定して手動再生処理を行うことができる。なお、上記では、手動再生処理の開始時のみにゲートロックレバー２１の位置の判定を行ったが、ゲートロックレバー２１の位置を常に監視し、ゲートロックレバー２１がロック解除位置に変更された場合には即座に手動再生処理を終了するように構成することが好ましい。このように構成すれば、再生処理が完了するまでの間、一貫して安定した手動再生処理を行うことができる。なお、作業機械がホイルローダーなどの作業車両である場合であって、エンジン１の回転数及びトルクを制御して車両走行速度を制御するアクセルペダルを備える場合にあっては、ゲートロックレバー２１がロック位置にあることに加えて、駐車時の車両制動手段であるパーキングブレーキ装置が作動していることを手動再生処理の開始条件及び継続条件とすることが好ましい。
【００６８】
また、図７の手動再生処理では、Ｓ２２０において、エンジン１がローアイドル状態で稼働している場合のみに手動再生処理を行っている。このように手動再処理を行うと、手動再生処理中の燃料消費を抑制することができる。また、このように制御すると、手動再生処理が開始されたときにはエンジン回転数がローアイドル状態から上昇し、手動再生処理が終了するときにはローアイドル状態に復帰する。したがって、運転者はそのエンジン音の大小に基づいて、現在は手動再生処理が実行中であること、または手動再生処理が終了したことを確認することができる。
【００６９】
さらに、図７の手動再生では、Ｓ２３０，１１０Ａ，１２０，１１０Ｂ，１２５において、外気温度Ｔａに応じて暖機モードを変更している。一般的に、外気温度Ｔａが高い場合（例えば夏季等）には冷却水温度Ｔｗが上昇しやすい傾向があるが、上記のように外気温度ＴａがＴ２以上の場合に、第１暖機モードより負荷の低い第２暖機モードを利用して冷却水温度Ｔｗを上昇させると、第１暖機モードを利用した場合と比較して冷却水温度ＴｗをＴ１に到達させるために必要な燃料を低減することができるので、手動再生に伴う燃費を向上させることができる。
【００７０】
なお、以上の説明における各フローでは、３つのモード（第１暖機モード、第２暖機モード及び排気温度上昇モード）のすべてにおいて、エンジン負荷制御に際する制御対象は、エンジン１の回転数Ｎ並びに油圧ポンプ１１の押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つであるとしたが、一連の制御を簡潔にする観点からは、３つのモードのすべてにおいて同じ制御対象を制御するように負荷制御部６６を構成することが好ましい。すなわち、例えば、３つのモードすべてにおいてエンジン１の回転数Ｎのみ制御対象とし、これを状況に応じて第１目標値Ｎ１、第２目標値Ｎ２または第３目標値Ｎ３に適宜設定することが好ましい。このように制御対象を１つに絞ると、さらに制御が簡潔になるので、実機への実装を一層容易にすることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１ エンジン
７ 冷却水温センサ
８ 排気処理装置
１１ 可変容量型油圧ポンプ
２１ ゲートロックレバー
２５ コントローラ
３５ フィルタ
３７ エンジンコントローラダイヤル
３８ 外気温度センサ
６１ 再生スイッチ判定部
６２ ロック判定部
６３ ローアイドル判定部
６４ 外気温度判定部
６５ 冷却水温度判定部
６６ 負荷制御部
６７ 再生制御部
６８ 再生完了判定部
Ｔｗ 冷却水温度
Ｔ１ 失火防止温度
Ｔａ 外気温度
Ｔ２ 設定温度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンと、
このエンジンによって駆動される可変容量型油圧ポンプと、
前記エンジンの排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを有する排気処理装置とを備える作業機械において、
前記エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温検出手段と、
前記エンジンの回転数Ｎ並びに前記油圧ポンプの押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つをローアイドル時の状態から大きくしてエンジン負荷を上昇させる負荷制御手段と、
前記エンジンの排気中に燃料を残存させることで排気温度を強制的に上昇させ、前記フィルタを強制再生する再生制御手段と、
前記再生制御手段に対して強制再生の開始を指示するための再生指示手段とを備え、
前記負荷制御手段は、
前記再生指示手段から強制再生の開始の指示があった以後であって、前記冷却水温度が強制再生時の失火等の発生を防止するために設定した失火防止温度Ｔ１未満のときには、前記冷却水温度をＴ１以上に到達させるために設定した第１目標値（Ｎ１，ｑ１，Ｐ１）に前記エンジンの回転数Ｎ並びに前記油圧ポンプの押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを保持し、
また、
前記再生指示手段から強制再生の開始の指示があった以後であって、前記冷却水温度がＴ１以上のときには、強制再生が可能な排気温度を保持するために設定した目標値であって前記第１目標値未満に設定された第２目標値（Ｎ２，ｑ２，Ｐ２）に前記エンジンの回転数Ｎ並びに前記油圧ポンプの押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを保持し、
前記再生制御手段は、前記再生指示手段から強制再生の開始の指示があった以後であって、前記冷却水温度がＴ１以上のときに、強制再生を開始することを特徴とする作業機械。
【請求項２】
請求項１記載の作業機械において、
前記フィルタの強制再生が完了した旨を判定する再生完了判定手段をさらに備え、
前記再生制御手段は、強制再生を開始した後に前記再生完了判定手段において強制再生が完了した旨が判定されたら、強制再生を終了することを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項２記載の作業機械において、
前記フィルタに導入される直前における前記エンジンの排気温度を検出する排気温度検出手段をさらに備え、
前記再生完了判定手段は、前記排気温度検出で検出された排気温度が強制再生可能な範囲に保持されている時間を計測し、さらに、当該計測時間が前記フィルタの再生完了タイミングを判定するために設定した再生完了時間に達したときに、強制再生が完了したと判定することを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項１から３いずれかに記載の作業機械において、
外気温度を検出する外気温度検出手段とをさらに備え、
前記負荷制御手段は、
前記外気温度が負荷上昇に付随する燃料消費を抑制するために設定した設定温度以上のときであり、さらに、前記再生指示手段から強制再生の開始の指示があった以後であって、前記冷却水温度がＴ１未満のときには、
前記冷却水温度をＴ１以上に到達させるために設定した目標値であって前記第１目標値未満かつ前記第２目標値以上に設定された第３目標値（Ｎ３，ｑ３，Ｐ３）に前記エンジンの回転数Ｎ並びに前記油圧ポンプの押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを保持することを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項１から４いずれかに記載の作業機械において、
ロック位置にあるときに運転者による前記作業機械の操作を不可能にするロック装置をさらに備え、
前記負荷制御手段及び前記再生制御手段は、ロック装置がロック位置にあるときに、負荷制御及び強制再生を行うことを特徴とする作業機械。
【請求項１】
ディーゼルエンジンと、
このエンジンによって駆動される可変容量型油圧ポンプと、
前記エンジンの排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを有する排気処理装置とを備える作業機械において、
前記エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温検出手段と、
前記エンジンの回転数Ｎ並びに前記油圧ポンプの押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つをローアイドル時の状態から大きくしてエンジン負荷を上昇させる負荷制御手段と、
前記エンジンの排気中に燃料を残存させることで排気温度を強制的に上昇させ、前記フィルタを強制再生する再生制御手段と、
前記再生制御手段に対して強制再生の開始を指示するための再生指示手段とを備え、
前記負荷制御手段は、
前記再生指示手段から強制再生の開始の指示があった以後であって、前記冷却水温度が強制再生時の失火等の発生を防止するために設定した失火防止温度Ｔ１未満のときには、前記冷却水温度をＴ１以上に到達させるために設定した第１目標値（Ｎ１，ｑ１，Ｐ１）に前記エンジンの回転数Ｎ並びに前記油圧ポンプの押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを保持し、
また、
前記再生指示手段から強制再生の開始の指示があった以後であって、前記冷却水温度がＴ１以上のときには、強制再生が可能な排気温度を保持するために設定した目標値であって前記第１目標値未満に設定された第２目標値（Ｎ２，ｑ２，Ｐ２）に前記エンジンの回転数Ｎ並びに前記油圧ポンプの押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを保持し、
前記再生制御手段は、前記再生指示手段から強制再生の開始の指示があった以後であって、前記冷却水温度がＴ１以上のときに、強制再生を開始することを特徴とする作業機械。
【請求項２】
請求項１記載の作業機械において、
前記フィルタの強制再生が完了した旨を判定する再生完了判定手段をさらに備え、
前記再生制御手段は、強制再生を開始した後に前記再生完了判定手段において強制再生が完了した旨が判定されたら、強制再生を終了することを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項２記載の作業機械において、
前記フィルタに導入される直前における前記エンジンの排気温度を検出する排気温度検出手段をさらに備え、
前記再生完了判定手段は、前記排気温度検出で検出された排気温度が強制再生可能な範囲に保持されている時間を計測し、さらに、当該計測時間が前記フィルタの再生完了タイミングを判定するために設定した再生完了時間に達したときに、強制再生が完了したと判定することを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項１から３いずれかに記載の作業機械において、
外気温度を検出する外気温度検出手段とをさらに備え、
前記負荷制御手段は、
前記外気温度が負荷上昇に付随する燃料消費を抑制するために設定した設定温度以上のときであり、さらに、前記再生指示手段から強制再生の開始の指示があった以後であって、前記冷却水温度がＴ１未満のときには、
前記冷却水温度をＴ１以上に到達させるために設定した目標値であって前記第１目標値未満かつ前記第２目標値以上に設定された第３目標値（Ｎ３，ｑ３，Ｐ３）に前記エンジンの回転数Ｎ並びに前記油圧ポンプの押しのけ容積ｑ及び吐出圧Ｐのうち少なくとも１つを保持することを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項１から４いずれかに記載の作業機械において、
ロック位置にあるときに運転者による前記作業機械の操作を不可能にするロック装置をさらに備え、
前記負荷制御手段及び前記再生制御手段は、ロック装置がロック位置にあるときに、負荷制御及び強制再生を行うことを特徴とする作業機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１２６０６（Ｐ２０１１−１２６０６Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５７９７３（Ｐ２００９−１５７９７３）
【出願日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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