作業車両および作業車両の制御方法
【課題】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。
【解決手段】油圧ショベルにおいて、エンジンコントローラは、パーティキュレートの堆積量が所定の第１閾値以上となった場合には、第１再生制御を行う。第１再生制御は、燃料ダイヤルによって設定された第１回転数を目標回転数としてエンジンを制御すると共に、燃料噴射装置にフィルタ再生処理を実行させる制御である。また、エンジンコントローラは、パーティキュレートの堆積量が第１閾値より大きい第２閾値以上となった場合には、第２再生制御を行う。第２再生制御は、第１回転数より小さい第２回転数を目標回転数としてエンジンを制御すると共に、燃料噴射装置にフィルタ再生処理を実行させる制御である。そして、エンジンコントローラは、第２再生制御中に走行レバーが操作された場合には、エンジンの目標回転数を第２回転数から増大させる。
【解決手段】油圧ショベルにおいて、エンジンコントローラは、パーティキュレートの堆積量が所定の第１閾値以上となった場合には、第１再生制御を行う。第１再生制御は、燃料ダイヤルによって設定された第１回転数を目標回転数としてエンジンを制御すると共に、燃料噴射装置にフィルタ再生処理を実行させる制御である。また、エンジンコントローラは、パーティキュレートの堆積量が第１閾値より大きい第２閾値以上となった場合には、第２再生制御を行う。第２再生制御は、第１回転数より小さい第２回転数を目標回転数としてエンジンを制御すると共に、燃料噴射装置にフィルタ再生処理を実行させる制御である。そして、エンジンコントローラは、第２再生制御中に走行レバーが操作された場合には、エンジンの目標回転数を第２回転数から増大させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両および作業車両の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−６４００５号公報
【特許文献２】特開２００８−７５５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、操作部と、回転数設定部と、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。操作部は、作業機の動作又は車両の走行を制御するために操作される。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。制御部は、パーティキュレートの堆積量が所定の第１閾値以上となった場合には、第１再生制御を行う。第１再生制御は、回転数設定部によって設定された第１回転数を目標回転数としてエンジンを制御すると共に、フィルタ再生部にフィルタ再生処理を実行させる制御である。また、制御部は、パーティキュレートの堆積量が第１閾値より大きい第２閾値以上となった場合には、第２再生制御を行う。第２再生制御は、第１回転数より小さい第２回転数を目標回転数としてエンジンを制御すると共に、フィルタ再生部にフィルタ再生処理を実行させる制御である。そして、制御部は、第２再生制御中に操作部が操作された場合には、エンジンの目標回転数を第２回転数から増大させる。
【０００８】
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、操作部と、回転数設定部と、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。操作部は、作業機の動作又は車両の走行を制御するために操作される。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。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第１閾値以上となった場合には、回転数設定部によって設定された第１回転数を目標回転数としてエンジンを制御すると共にフィルタ再生部にフィルタ再生処理を実行させる第１再生制御を行うステップ。
・パーティキュレートの堆積量が第１閾値より大きい第２閾値以上となった場合には、第１回転数より小さい第２回転数を目標回転数としてエンジンを制御すると共にフィルタ再生部にフィルタ再生処理を実行させる第２再生制御を行うステップ。
・第２再生制御中に操作部が操作された場合にはエンジンの目標回転数を第２回転数から増大させるステップ。
【０００９】
本発明に係る作業車両および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第１閾値以上となった場合には、フィルタ再生部がフィルタ再生処理を実行する。また、回転数設定部によって設定された第１回転数を目標回転数としてエンジンが制御される。このとき、エンジンの出力トルクと回転数とが、上述したような、フィルタ再生処理を行ってもパーティキュレートの燃焼が十分に進まない領域（以下、「通常再生不可能領域」と呼ぶ）ではない領域（以下、「通常再生可能領域」と呼ぶ）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実行されることによって、パーティキュレートの堆積量が低減する。
【００１０】
一方、エンジンの出力トルクと回転数とが通常再生不可能領域で、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実行されても、パーティキュレートの堆積量は増大し続ける。そして、パーティキュレートの堆積量が第２閾値以上となった場合には、第１回転数より小さい第２回転数を目標回転数としてエンジンが制御されると共に、フィルタ再生部がフィルタ再生処理を実行する。これにより、エンジンの出力トルクと回転数とが通常再生不可能領域にある状態で、作業車両が運転されている場合であっても、強制的にエンジン回転数を低下させることにより、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ことができる。
【００１１】
また、エンジン回転数の低減は、パーティキュレートの堆積量が第２閾値以上になった場合に行われる。従って、エンジン回転数の低下は、フィルタ再生処理のみではパーティキュレートを十分に燃焼させることができない場合に実行され、フィルタ再生処理のみでパーティキュレートを十分に燃焼させることができる場合には実行されない。このため、作業効率が低下することを抑えることができる。
【００１２】
さらに、第２再生制御によってエンジン回転数が低下した状態で操作部が操作された場合には、エンジンの目標回転数が第２回転数から増大する。これにより、車両を走行させたり作業機の操作を行ったりする必要があるときには、一時的にエンジン回転数を増大させることができる。これにより、非常時に車両の走行又は作業機の操作が適切に行えなくなることを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、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。また、作業効率の低下を抑えることができる。さらに、非常時に車両の走行又は作業機の操作が適切に行えなくなることを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】油圧ショベルの外観図。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】油圧ショベルの制御方法を示すフローチャート。
【図６】油圧ショベルの制御方法を示すフローチャート。
【図７】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。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
＜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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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）。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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ー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、機械モニタ６４などを有する。
【００２８】
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ー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。
【００２９】
走行レバー６２は、油圧ショベル１の走行を制御するためにオペレーター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。
【００３０】
作業機レバー６３は、作業機４の動作を制御するためにオペレーター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。
【００３１】
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。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に入力される。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
＜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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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および図６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。
【００４２】
まず、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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、第１再生制御が行われる。第１再生制御では、機械モニタ６４にレベル１の警告表示が表示され、燃料ダイヤル６１によって設定された回転数（第１回転数）を目標回転数としてエンジン３２が制御されると共に、フィルタ再生処理が実行される。
【００４８】
次に、ステップＳ６において、堆積量Ｍが所定の第３閾値Ｍ３より少なくなったか否かが判定される。第３閾値Ｍ３は、第１閾値Ｍ１以下の値である。堆積量Ｍが第３閾値Ｍ３より少なくなった場合には、ステップＳ７に進む。
【００４９】
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。
【００５０】
ステップＳ６において、堆積量Ｍが第３閾値Ｍ３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。
【００５１】
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、図６に示すステップＳ９に進む。
【００５２】
ステップＳ９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。
【００５３】
また、ステップＳ１０において、エンジン回転数が低減される。ここでは、エンジンコントローラ３５は、燃料ダイヤル６１によって設定された回転数（第１回転数）よりも低い回転数（第２回転数）をエンジン３２の目標回転数として設定する。また、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。その結果、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。
【００５４】
さらに、ステップＳ１１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、ステップＳ１０において、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。
【００５５】
以上のように、堆積量Ｍが第２閾値Ｍ２以上である場合には、第２再生制御が行われる。第２再生制御では、機械モニタ６４にレベル２の警告表示が表示され、燃料ダイヤル６１によって設定された回転数よりも低い回転数を目標回転数としてエンジンが制御されると共に、フィルタ再生処理が実行される。
【００５６】
しかし、この第２再生制御が行われている間に、走行レバー６２が操作された場合には、ステップＳ１２において、走行レバー６２の操作あり、と判定されて、ステップＳ１３に進む。
【００５７】
ステップＳ１３では、エンジン３２の目標回転数が、第２回転数から第１回転数に増大される。すなわち、エンジン３２の目標回転数が、燃料ダイヤル６１によって設定された回転数に戻される。これにより、エンジン回転数が増大する。
【００５８】
なお、第２再生制御中に、走行レバー６２の操作が行われなくなると、ステップＳ１０において再び目標回転数が第２回転数に設定されて、エンジン回転数が低減される。
【００５９】
そして、ステップＳ１４において、堆積量Ｍが第３閾値Ｍ３より少なくなったか否かが判定される。堆積量Ｍが第３閾値Ｍ３より少なくなった場合には、図５のステップＳ７に進み、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。
【００６０】
ステップＳ１１において、堆積量Ｍが第３閾値Ｍ３以上である場合には、ステップＳ９に戻り、警告表示とフィルタ再生処理が維持される。
【００６１】
＜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７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７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Ｍ３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。
【００６２】
なお、図７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。
【００６３】
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。
【００６４】
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、エンジンコントローラ３５は、燃料噴射装置３４を制御して、エンジン３２の出力トルクおよび回転数を低下させると共に、フィルタ再生処理を実行させる。これにより、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７のＰ１参照）で、運転が行われている場合であっても、強制的にエンジン３２の出力トルクと回転数とを低下させることにより、エンジン３２の出力トルクと回転数とが通常再生可能領域Ｒ１にある状態（例えば図７のＰ２参照）に移行させることができる。そして、この状態でフィルタ再生処理が行われることにより、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。
【００６５】
また、上記のようなエンジン３２の出力トルクと回転数との低減は、パーティキュレートの堆積量Ｍが第２閾値Ｍ２以上になった場合に行われ、第２閾値Ｍ２に達するまでは行われない。従って、エンジン３２の出力トルクおよび回転数の低減は、フィルタ再生処理のみではパーティキュレートを十分に燃焼させることができない場合に実行され、フィルタ再生処理のみでパーティキュレートを十分に燃焼させることができる場合には実行されない。このため、作業効率が低下することを抑えることができる。
【００６６】
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。
【００６７】
また、上記の第２再生制御が行われている間には、エンジン回転数が低下した状態となっているが、走行レバー６２が操作されると、エンジン回転数が元の状態に復帰する。これにより、車両を走行させる必要がある場合には一時的にエンジン回転数を復帰させることができ、非常時に適切に車両を走行させることができなくなることを抑えることができる。
【００６８】
＜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。
【００６９】
（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。
【００７０】
（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。
【００７１】
（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Ｓ１４とにおいて、同じ第３閾値Ｍ３が用いられているが、異なる閾値が用いられてもよい。例えば、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、ステップＳ１４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Ｓ１４において、堆積量Ｍが第２閾値Ｍ２より小さい場合には、ステップＳ４に進むようにされてもよい。
【００７２】
（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。
【００７３】
（ｆ）上記の実施形態では、走行レバー６２が操作されることによって、エンジン３２の目標回転数が第１回転数に戻されているが、作業機レバー６３が操作された場合にエンジン３２の目標回転数が第１回転数に戻されてもよい。
【００７４】
（ｇ）上記の実施形態では、走行レバー６２が操作されると、エンジン３２の目標回転数が第１回転数に戻されているが、第２回転数よりも高い第１回転数と異なる回転数に変更されてもよい。
【００７５】
（ｈ）
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。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、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、作業効率の低下を抑えることができ、また、非常時に車両の走行又は作業機の操作が適切に行えなくなることを抑え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。
【符号の説明】
【００７７】
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）
６２ 走行レバー（操作部）
６３ 作業機レバー（操作部）
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）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両および作業車両の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−６４００５号公報
【特許文献２】特開２００８−７５５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、操作部と、回転数設定部と、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。操作部は、作業機の動作又は車両の走行を制御するために操作される。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。制御部は、パーティキュレートの堆積量が所定の第１閾値以上となった場合には、第１再生制御を行う。第１再生制御は、回転数設定部によって設定された第１回転数を目標回転数としてエンジンを制御すると共に、フィルタ再生部にフィルタ再生処理を実行させる制御である。また、制御部は、パーティキュレートの堆積量が第１閾値より大きい第２閾値以上となった場合には、第２再生制御を行う。第２再生制御は、第１回転数より小さい第２回転数を目標回転数としてエンジンを制御すると共に、フィルタ再生部にフィルタ再生処理を実行させる制御である。そして、制御部は、第２再生制御中に操作部が操作された場合には、エンジンの目標回転数を第２回転数から増大させる。
【０００８】
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、操作部と、回転数設定部と、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。操作部は、作業機の動作又は車両の走行を制御するために操作される。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。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第１閾値以上となった場合には、回転数設定部によって設定された第１回転数を目標回転数としてエンジンを制御すると共にフィルタ再生部にフィルタ再生処理を実行させる第１再生制御を行うステップ。
・パーティキュレートの堆積量が第１閾値より大きい第２閾値以上となった場合には、第１回転数より小さい第２回転数を目標回転数としてエンジンを制御すると共にフィルタ再生部にフィルタ再生処理を実行させる第２再生制御を行うステップ。
・第２再生制御中に操作部が操作された場合にはエンジンの目標回転数を第２回転数から増大させるステップ。
【０００９】
本発明に係る作業車両および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第１閾値以上となった場合には、フィルタ再生部がフィルタ再生処理を実行する。また、回転数設定部によって設定された第１回転数を目標回転数としてエンジンが制御される。このとき、エンジンの出力トルクと回転数とが、上述したような、フィルタ再生処理を行ってもパーティキュレートの燃焼が十分に進まない領域（以下、「通常再生不可能領域」と呼ぶ）ではない領域（以下、「通常再生可能領域」と呼ぶ）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実行されることによって、パーティキュレートの堆積量が低減する。
【００１０】
一方、エンジンの出力トルクと回転数とが通常再生不可能領域で、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実行されても、パーティキュレートの堆積量は増大し続ける。そして、パーティキュレートの堆積量が第２閾値以上となった場合には、第１回転数より小さい第２回転数を目標回転数としてエンジンが制御されると共に、フィルタ再生部がフィルタ再生処理を実行する。これにより、エンジンの出力トルクと回転数とが通常再生不可能領域にある状態で、作業車両が運転されている場合であっても、強制的にエンジン回転数を低下させることにより、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ことができる。
【００１１】
また、エンジン回転数の低減は、パーティキュレートの堆積量が第２閾値以上になった場合に行われる。従って、エンジン回転数の低下は、フィルタ再生処理のみではパーティキュレートを十分に燃焼させることができない場合に実行され、フィルタ再生処理のみでパーティキュレートを十分に燃焼させることができる場合には実行されない。このため、作業効率が低下することを抑えることができる。
【００１２】
さらに、第２再生制御によってエンジン回転数が低下した状態で操作部が操作された場合には、エンジンの目標回転数が第２回転数から増大する。これにより、車両を走行させたり作業機の操作を行ったりする必要があるときには、一時的にエンジン回転数を増大させることができる。これにより、非常時に車両の走行又は作業機の操作が適切に行えなくなることを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、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。また、作業効率の低下を抑えることができる。さらに、非常時に車両の走行又は作業機の操作が適切に行えなくなることを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】油圧ショベルの外観図。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】油圧ショベルの制御方法を示すフローチャート。
【図６】油圧ショベルの制御方法を示すフローチャート。
【図７】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。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
＜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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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）。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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ー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、機械モニタ６４などを有する。
【００２８】
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ー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。
【００２９】
走行レバー６２は、油圧ショベル１の走行を制御するためにオペレーター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。
【００３０】
作業機レバー６３は、作業機４の動作を制御するためにオペレーター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。
【００３１】
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。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に入力される。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
＜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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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および図６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。
【００４２】
まず、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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、第１再生制御が行われる。第１再生制御では、機械モニタ６４にレベル１の警告表示が表示され、燃料ダイヤル６１によって設定された回転数（第１回転数）を目標回転数としてエンジン３２が制御されると共に、フィルタ再生処理が実行される。
【００４８】
次に、ステップＳ６において、堆積量Ｍが所定の第３閾値Ｍ３より少なくなったか否かが判定される。第３閾値Ｍ３は、第１閾値Ｍ１以下の値である。堆積量Ｍが第３閾値Ｍ３より少なくなった場合には、ステップＳ７に進む。
【００４９】
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。
【００５０】
ステップＳ６において、堆積量Ｍが第３閾値Ｍ３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。
【００５１】
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、図６に示すステップＳ９に進む。
【００５２】
ステップＳ９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。
【００５３】
また、ステップＳ１０において、エンジン回転数が低減される。ここでは、エンジンコントローラ３５は、燃料ダイヤル６１によって設定された回転数（第１回転数）よりも低い回転数（第２回転数）をエンジン３２の目標回転数として設定する。また、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。その結果、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。
【００５４】
さらに、ステップＳ１１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、ステップＳ１０において、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。
【００５５】
以上のように、堆積量Ｍが第２閾値Ｍ２以上である場合には、第２再生制御が行われる。第２再生制御では、機械モニタ６４にレベル２の警告表示が表示され、燃料ダイヤル６１によって設定された回転数よりも低い回転数を目標回転数としてエンジンが制御されると共に、フィルタ再生処理が実行される。
【００５６】
しかし、この第２再生制御が行われている間に、走行レバー６２が操作された場合には、ステップＳ１２において、走行レバー６２の操作あり、と判定されて、ステップＳ１３に進む。
【００５７】
ステップＳ１３では、エンジン３２の目標回転数が、第２回転数から第１回転数に増大される。すなわち、エンジン３２の目標回転数が、燃料ダイヤル６１によって設定された回転数に戻される。これにより、エンジン回転数が増大する。
【００５８】
なお、第２再生制御中に、走行レバー６２の操作が行われなくなると、ステップＳ１０において再び目標回転数が第２回転数に設定されて、エンジン回転数が低減される。
【００５９】
そして、ステップＳ１４において、堆積量Ｍが第３閾値Ｍ３より少なくなったか否かが判定される。堆積量Ｍが第３閾値Ｍ３より少なくなった場合には、図５のステップＳ７に進み、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。
【００６０】
ステップＳ１１において、堆積量Ｍが第３閾値Ｍ３以上である場合には、ステップＳ９に戻り、警告表示とフィルタ再生処理が維持される。
【００６１】
＜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７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７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Ｍ３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。
【００６２】
なお、図７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。
【００６３】
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。
【００６４】
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、エンジンコントローラ３５は、燃料噴射装置３４を制御して、エンジン３２の出力トルクおよび回転数を低下させると共に、フィルタ再生処理を実行させる。これにより、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７のＰ１参照）で、運転が行われている場合であっても、強制的にエンジン３２の出力トルクと回転数とを低下させることにより、エンジン３２の出力トルクと回転数とが通常再生可能領域Ｒ１にある状態（例えば図７のＰ２参照）に移行させることができる。そして、この状態でフィルタ再生処理が行われることにより、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。
【００６５】
また、上記のようなエンジン３２の出力トルクと回転数との低減は、パーティキュレートの堆積量Ｍが第２閾値Ｍ２以上になった場合に行われ、第２閾値Ｍ２に達するまでは行われない。従って、エンジン３２の出力トルクおよび回転数の低減は、フィルタ再生処理のみではパーティキュレートを十分に燃焼させることができない場合に実行され、フィルタ再生処理のみでパーティキュレートを十分に燃焼させることができる場合には実行されない。このため、作業効率が低下することを抑えることができる。
【００６６】
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。
【００６７】
また、上記の第２再生制御が行われている間には、エンジン回転数が低下した状態となっているが、走行レバー６２が操作されると、エンジン回転数が元の状態に復帰する。これにより、車両を走行させる必要がある場合には一時的にエンジン回転数を復帰させることができ、非常時に適切に車両を走行させることができなくなることを抑えることができる。
【００６８】
＜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。
【００６９】
（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。
【００７０】
（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。
【００７１】
（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Ｓ１４とにおいて、同じ第３閾値Ｍ３が用いられているが、異なる閾値が用いられてもよい。例えば、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、ステップＳ１４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Ｓ１４において、堆積量Ｍが第２閾値Ｍ２より小さい場合には、ステップＳ４に進むようにされてもよい。
【００７２】
（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。
【００７３】
（ｆ）上記の実施形態では、走行レバー６２が操作されることによって、エンジン３２の目標回転数が第１回転数に戻されているが、作業機レバー６３が操作された場合にエンジン３２の目標回転数が第１回転数に戻されてもよい。
【００７４】
（ｇ）上記の実施形態では、走行レバー６２が操作されると、エンジン３２の目標回転数が第１回転数に戻されているが、第２回転数よりも高い第１回転数と異なる回転数に変更されてもよい。
【００７５】
（ｈ）
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。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、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、作業効率の低下を抑えることができ、また、非常時に車両の走行又は作業機の操作が適切に行えなくなることを抑え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。
【符号の説明】
【００７７】
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）
６２ 走行レバー（操作部）
６３ 作業機レバー（操作部）
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）
【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記作業機の動作又は車両の走行を制御するために操作される操作部と、
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、
前記パーティキュレートの堆積量が所定の第１閾値以上となった場合には、前記回転数設定部によって設定された第１回転数を目標回転数として前記エンジンを制御すると共に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第１再生制御を行い、前記パーティキュレートの堆積量が前記第１閾値より大きい第２閾値以上となった場合には、前記第１回転数より小さい第２回転数を目標回転数として前記エンジンを制御すると共に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第２再生制御を行い、前記第２再生制御中に前記操作部が操作された場合には前記エンジンの目標回転数を前記第２回転数から増大させる、制御部と、
を備える作業車両。
【請求項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、前記フィルタに堆積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、前記作業機の動作又は車両の走行を制御するために操作される操作部と、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、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第１閾値以上となった場合には、前記回転数設定部によって設定された第１回転数を目標回転数として前記エンジンを制御すると共に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第１再生制御を行うステップと、
前記パーティキュレートの堆積量が前記第１閾値より大きい第２閾値以上となった場合には、前記第１回転数より小さい第２回転数を目標回転数として前記エンジンを制御すると共に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第２再生制御を行うステップと、
前記第２再生制御中に前記操作部が操作された場合には前記エンジンの目標回転数を前記第２回転数から増大させるステップと、
を備える作業車両の制御方法。
【請求項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、
前記作業機の動作又は車両の走行を制御するために操作される操作部と、
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、
前記パーティキュレートの堆積量が所定の第１閾値以上となった場合には、前記回転数設定部によって設定された第１回転数を目標回転数として前記エンジンを制御すると共に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第１再生制御を行い、前記パーティキュレートの堆積量が前記第１閾値より大きい第２閾値以上となった場合には、前記第１回転数より小さい第２回転数を目標回転数として前記エンジンを制御すると共に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第２再生制御を行い、前記第２再生制御中に前記操作部が操作された場合には前記エンジンの目標回転数を前記第２回転数から増大させる、制御部と、
を備える作業車両。
【請求項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、前記フィルタに堆積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、前記作業機の動作又は車両の走行を制御するために操作される操作部と、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、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第１閾値以上となった場合には、前記回転数設定部によって設定された第１回転数を目標回転数として前記エンジンを制御すると共に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第１再生制御を行うステップと、
前記パーティキュレートの堆積量が前記第１閾値より大きい第２閾値以上となった場合には、前記第１回転数より小さい第２回転数を目標回転数として前記エンジンを制御すると共に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第２再生制御を行うステップと、
前記第２再生制御中に前記操作部が操作された場合には前記エンジンの目標回転数を前記第２回転数から増大させるステップと、
を備える作業車両の制御方法。
【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２０１０−２２９９８５（Ｐ２０１０−２２９９８５Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８１３７３（Ｐ２００９−８１３７３）
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
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