排気ガス浄化システム
【課題】再生禁止時でもＤＰＦ破損を防止するとともに、作業時間を確保できる排気ガス浄化システムを提供する。
【解決手段】車体コントローラ４１は、再生禁止が指令され、非操作状態にあり、排気ガス温度が２５０℃未満であると、昇温制御を開始する（Ｓ２１→Ｓ２２→Ｓ２３→Ｓ２４）。具体的には、エンジン１の目標回転数をエンジンコントロールダイヤル２が指示する目標回転数からやや高めの回転数に切り換える。エンジン回転数上昇によりエンジン1に負荷が掛かり、排気ガス温度は上昇する。これにより、自己再生がおこなわれると、堆積したＰＭの一部は燃焼除去され、ＰＭは継続して堆積するものの、ＰＭ堆積進行を緩和することができる。その結果、ＰＭ堆積量が限界値に達するまでの時間を延長でき、作業時間を確保できる。オペレータは、作業時間内に作業を完了させ、再生可能場所にて強制再生を行い、ＤＰＦ破損を防止する。
【解決手段】車体コントローラ４１は、再生禁止が指令され、非操作状態にあり、排気ガス温度が２５０℃未満であると、昇温制御を開始する（Ｓ２１→Ｓ２２→Ｓ２３→Ｓ２４）。具体的には、エンジン１の目標回転数をエンジンコントロールダイヤル２が指示する目標回転数からやや高めの回転数に切り換える。エンジン回転数上昇によりエンジン1に負荷が掛かり、排気ガス温度は上昇する。これにより、自己再生がおこなわれると、堆積したＰＭの一部は燃焼除去され、ＰＭは継続して堆積するものの、ＰＭ堆積進行を緩和することができる。その結果、ＰＭ堆積量が限界値に達するまでの時間を延長でき、作業時間を確保できる。オペレータは、作業時間内に作業を完了させ、再生可能場所にて強制再生を行い、ＤＰＦ破損を防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排気ガス浄化システムに係わり、特に、フィルタにより排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集して排気ガスを浄化するとともに、適宜フィルタに捕集した粒子状物質を焼却除去し、フィルタを再生させる排気ガス浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の作業車両はその駆動源としてディーゼルエンジンを搭載しているが、このディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（ＰＭ：パティキュレート・マター：以下ＰＭとする）の排出量は、ＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣ等とともに年々規制が強化されてきている。このような規制に対して、ＰＭをディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter ）と呼ばれるフィルタで捕集して、外部へ排出されるＰＭの量を低減する排気ガス浄化システムが知られている。この排気ガス浄化システムでは、フィルタのＰＭ堆積量が増加してくるとフィルタは目詰まりを起こしてゆき、そのことによりエンジンの排圧が上昇し、燃費の悪化等を誘発するため、フィルタに捕集したＰＭを適宜燃焼してフィルタの目詰まりを除去し、フィルタを再生している。
【０００３】
フィルタの再生は、通常、酸化触媒を用いることにより行われる。酸化触媒はフィルタの上流側に配置される場合と、フィルタに直接担持される場合と、その両方の場合とがあるが、いずれの場合も酸化触媒を活性化するためには、排気ガスの温度が酸化触媒の活性温度よりも高くなければならない。排気ガス温度が充分高い場合は自己再生するが、排気ガス温度が充分でなく自己再生できない場合や、自己再生では充分にＰＭを焼却除去できない場合も有り、排気ガス温度を強制的に酸化触媒の活性温度よりも高い温度以上に上昇させる強制再生と呼ばれる技術がある。この強制再生には、エンジンの筒内主噴射後の膨張行程において燃料を噴射する副噴射（後噴射）を行って排気ガスを昇温する手法、排気管に設けた再生用燃料噴射装置により排気管を流れる排気ガス中に燃料を噴射して排気ガスを昇温する手法等がある。
【０００４】
また、フィルタの強制再生にはオペレータの操作入力により再生を開始する手動再生と、自動的に再生を開始する自動再生とがある。手動再生は以下のように行われる。まず、フィルタのＰＭ堆積量（蓄積量）を推定し、そのＰＭ堆積量が予め設定した閾値に到達すると、手動再生を行う旨をオペレータに警告する。オペレータが手動再生スイッチを操作すると、再生が開始する。特許文献１には、手動再生に係る技術が開示されている。一方、ＰＭ堆積量が閾値に到達するか、予め設定した所定時間が経過すると、自動再生が行われる。特許文献２には、自動再生に係る技術が開示されている。手動再生、自動再生とも、ＰＭ堆積量は、フィルタの前後差圧を検出し、この差圧の検出値に基づいて演算することにより求めるのが一般的である。
【０００５】
ところで、ホイールローダや油圧ショベル等の作業車両は、周囲に可燃物が存在する環境で作業することもある。例えば、そのような作業として、屋内での木材チップの運搬作業や、粉塵等が発生する解体作業などがある。フィルタを強制再生する際には、排気温度が所定の時間（例えば数分間）にわたって高温に保持されるので、上記のような環境でフィルタを強制再生すると、引火のおそれがあり危険である。
【０００６】
このような状況で手動再生においては、オペレータの判断により手動再生スイッチを操作せず、周囲に可燃物がない場所（再生可能場所）まで作業車両を移動させ、安全を確保して手動再生を開始する。
【０００７】
一方、自動再生においては、オペレータの判断によらず自動的に再生が開始するため、再生禁止手段を設け、オペレータの判断により再生禁止手段を操作して自動再生を禁止する（特許文献２）。そして、オペレータは適切に作業を中断し、周囲に可燃物がない場所（再生可能場所）まで作業車両を移動させ、安全を確保して再生禁止を解除し、自動再生を再開する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００９／０６０７１９号公報
【特許文献２】特開２００９−７９５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、頻繁に作業を中断していたのでは、作業効率が著しく悪化する。オペレータの立場からすれば、なるべく長く作業時間を確保することが好ましい。一方、自動再生（強制再生）を禁止したまま作業を継続すると、ＰＭは堆積し続け、多量に捕集されたＰＭの燃焼によるフィルタの内部温度の異常上昇やそれに由来するＤＰＦの破損といった問題を引起す可能性ある。
【００１０】
ところで、強制再生が禁止されていても、上述の通り、排気ガス温度が適度である場合は自己再生が行われる。自己再生時の排気ガス温度は、強制再生時の排気ガス温度に比べて低く、自己再生時のＰＭ焼却除去量は、強制再生時のＰＭ焼却除去量に比べ少ないものの、自己再生が行われれば、ＰＭの一部は焼却除去される。
【００１１】
なお、強制再生時の排気ガス温度は高温であり、周囲に可燃物があると引火の危険性があるのに対し、自己再生時の排気ガス温度（２５０℃以上）は、強制再生時の排気ガス温度（６００℃程度）に比べて低く、引火の危険性は著しく低い。
【００１２】
すなわち、作業中には自己再生によるＰＭ焼却除去をある程度期待できる。しかし、作業中でもアイドル時（非操作時）には、排気ガス温度が急激に低下（例えば１００℃程度）する可能性も有り、自己再生によるＰＭ焼却除去は期待できず、ＰＭ堆積が進行し、ＤＰＦの破損の可能性が高まる。
【００１３】
本発明の目的は、ＰＭ堆積進行を緩和することで、再生禁止時でもＤＰＦ破損を防止するとともに、作業時間を確保できる排気ガス浄化システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、ディーゼルエンジンと、このエンジンの動力により駆動される複数の被駆動体とを備えた建設機械に搭載され、前記エンジンの排気系に配置され、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタに堆積した粒子状物質を焼却除去し、前記フィルタを再生する強制再生装置と、前記強制再生装置の作動の開始と停止を制御する再生制御装置とを備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記複数の被駆動体の非操作状態を検出する非操作状態検出手段と、前記強制再生装置の作動を禁止する再生禁止手段と、前記非操作状態検出手段が非操作状態を検出し、前記再生禁止手段が強制再生装置の作動を禁止するときに、排気ガスの温度を上昇させる昇温手段とを備える。
【００１５】
このように昇温制御を備えることにより、排気ガス温度が上昇し、自己再生がおこなわれると、堆積したＰＭの一部は燃焼除去され、ＰＭは継続して堆積するものの、ＰＭ堆積進行を緩和することができる。ＰＭ堆積進行が緩和することにより、ＰＭ堆積量が限界値に達するまでの時間を延長でき、作業時間を確保できる。オペレータは、作業時間内に作業を完了させ、再生可能場所にて強制再生を行うため、ＤＰＦ破損を防止することができる。
【００１６】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記排気ガスの温度を検出する排気温度検出装置を更に備え、前記昇温手段は、更に前記排気温度検出装置が閾値未満の温度を検出したとき、作動する。
【００１７】
これにより、排気ガス温度が自己再生可能な温度の場合、不要の昇温を回避して燃費を改善できる。
【００１８】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記昇温手段は、エンジン回転数を上げることにより、前記エンジンに負荷をかける。
【００１９】
これにより、昇温手段は、排気ガスの温度を上昇させることができる。
【００２０】
（４）上記（１）において、好ましくは、前記建設機械は、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出油により駆動され前記被駆動体を駆動する油圧アクチュエータとを含む油圧回路を更に備え、前記昇温手段は、前記油圧回路に設けられ、前記エンジンに油圧的な負荷をかける。
【００２１】
これにより、昇温手段は、排気ガスの温度を上昇させることができる。
【００２２】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記建設機械は、前記非操作状態検出手段が前記複数の被駆動体の所定の第２非操作状態を検出すると、エンジン回転数をアイドル回転数に設定するオートアイドル制御手段を更に備え、前記昇温手段は、オートアイドル制御を無効とし、エンジン回転数を維持する。
【００２３】
これにより、昇温手段は、排気ガス温度低下を抑制し、排気ガス温度を維持（オートアイドル制御時に比べて昇温）することができる。
【００２４】
昇温制御開始条件の非操作状態とオートアイドル制御開始条件の非操作状態（第２非操作状態）とを区別してもよいし、区別しなくてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ＰＭ堆積進行を緩和することで、再生禁止時でもＤＰＦ破損を防止するとともに、作業時間を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】排気ガス浄化システムの全体構成を示す図である（第１実施形態）。
【図２】油圧ショベルに搭載される油圧回路を示す図である。
【図３】油圧ショベルの外観を示す図である。
【図４】コントローラの機能ブロックを示す図である。
【図５】エンジンコントローラによる再生制御の演算処理の内容を示すフローチャートである。
【図６】車体コントローラによる再生禁止時における昇温制御の演算処理の内容を示すフローチャートである。
【図７】排気ガス温度の時間経過の一例である。
【図８】ＰＭ堆積量の時間経過を示す図である。
【図９】車体コントローラによる再生禁止時における昇温制御の演算処理の内容を示すフローチャートである（変形例）。
【図１０】油圧ポンプの吐出圧・吐出流量とエンジン出力との関係を示す図である。
【図１１】車体コントローラによる再生禁止時における昇温制御の演算処理の内容を示すフローチャートである（第２実施形態）。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
<第１実施形態>
以下、本発明の第１実施形態を図面を用いて説明する。
【００２８】
〜構成〜
図１は本発明の本実施形態に係わる建設機械の排気ガス浄化システムの全体構成を示す図である。図１において、建設機械（例えば油圧ショベル）はディーゼルエンジン１を搭載しており、このエンジン１は電子式の燃料噴射制御装置である電子ガバナ１ａを備えている。エンジン１の目標回転数はエンジンコントロールダイヤル２により指令され、エンジン１の実回転数は回転数検出装置３により検出される。エンジンコントロールダイヤル２の指令信号及び回転数検出装置３の検出信号はコントローラ４に入力され、コントローラ４はその指令信号（目標回転数）と検出信号（実回転数）とに基づいて電子ガバナ１ａを制御し、エンジン１の回転数とトルクを制御する。
【００２９】
油圧ショベルのキャビン１０７には、操作レバー２８，２９（図２参照）やゲートロックレバー５が設けられている。ゲートロックレバー５は運転席１０８の入り口を制限する下げ位置である第１位置Ａと運転席１０８の入り口を開放する上げ位置である第２位置Ｂとに選択的に操作可能である。ゲートロックレバー５は、その操作位置を検出する位置検出センサ５ａを有している。
【００３０】
排気ガス浄化システムは、エンジン１の排気系を構成する排気管３１に配置され、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタ３２及びフィルタ３２の上流側に配置された酸化触媒３３を含むＤＰＦ装置３４と、フィルタ３２の上流側と下流側の前後差圧（フィルタ３２の圧力損失）を検出する差圧検出装置３６と、フィルタの上流側に設置され、排気ガスの温度を検出する排気温度検出装置３７と、再生禁止を指示する再生禁止スイッチ３８と、排気管３１のエンジン１とＤＰＦ装置３４との間に設けられ排気ガスの温度を上昇させる再生用燃料噴射装置３９とを備えている。酸化触媒３３と再生用燃料噴射装置３９はフィルタ３２に堆積したＰＭ（粒子状物質）を焼却除去し、フィルタ３２を再生する再生装置を構成する。
【００３１】
再生禁止スイッチ３８は、油圧ショベルのキャビン１０７内のオペレータが操作しやすい位置に配置されており、再生用燃料噴射装置３９の作動禁止（フィルタ３２の再生禁止）を指示する操作手段であり、再生禁止スイッチ３８がＯＮ位置に操作されると再生禁止を指示する指令信号が出力される。なお、再生禁止スイッチ３８は、表示装置６に表示される設定画面であってもよい。操作スイッチ６ｂを操作してＯＮ／ＯＦＦを設定する。
【００３２】
図２は、建設機械（例えば油圧ショベル）に搭載される油圧回路を示す図である。油圧回路は、エンジン１により駆動される可変容量型のメインの油圧ポンプ１１及び固定容量型のパイロットポンプ１２と、油圧ポンプ１１から吐出される圧油によって駆動される油圧モータ１３及び油圧シリンダ１４，１５を含む複数の油圧アクチュエータと、油圧ポンプ１１から油圧モータ１３及び油圧シリンダ１４，１５に供給される圧油の流れ（流量と方向）を制御するパイロット操作式の流量制御弁１７〜１９を含む複数の流量制御弁と、パイロットポンプ１２から吐出される圧油の圧力を一定に保ち、パイロット油圧源２０を形成するパイロットリリーフ弁２１と、メインの油圧ポンプ１１の吐出圧力の上限を規定するメインリリーフ弁２２と、流量制御弁１７〜１９を直列に接続するセンターバイパスラインの下流側に設けられた制御弁３０と、パイロット油圧原２０の下流側に接続され、油圧ショベルの運転席入り口に設けられたゲートロックレバー５の開閉状況によってＯＮ／ＯＦＦ制御される電磁切換弁２３と、電磁切換弁２３の下流側のパイロット油路２４に接続され、パイロット油圧源２０の油圧を元圧として流量制御弁１７〜１９を操作するための制御パイロット圧ａ〜ｆを生成するリモコン弁２５，２６，２７とを備えている。
【００３３】
油圧ポンプ１１は、その吐出圧力に基づいて油圧ポンプ１１の吸収トルク（消費トルク）が予め定めた値である最大吸収トルクを超えないように油圧ポンプ１１の傾転（斜板の傾転量；押しのけ容積或いは容量）を制御するレギュレータ１１ａを有している。
【００３４】
リモコン弁２５，２６，２７は運転席１０８（図１参照）の左右に設けられた左右の操作レバー２８，２９により操作されるものである。操作レバー２８，２９は、それぞれ、十字方向に操作可能であり、操作レバー２８を十字の一方向に操作するとリモコン弁２５が操作され、操作レバー２８を十字の他方向に操作するとリモコン弁２７が操作され、操作レバー２９を十字の一方向に操作するとリモコン弁２６が操作され、操作レバー２９を十字の他方向に操作すると図示しないリモコン弁が操作される。また、操作レバー２８を十字の一方向に操作するとき、中立位置から一方向に操作するとリモコン弁２５は制御パイロット圧ａを生成し、中立位置から反対方向に操作するとリモコン弁２５は制御パイロット圧ｂを生成する。制御パイロット圧ａ，ｂは、それぞれのパイロットライン２５ａ，２５ｂを介して流量制御弁１７の対応する受圧部に導かれ、これにより流量制御弁１７が中立位置から切り換えられる。
【００３５】
同様に、操作レバー２８を十字の他方向に操作するとき、中立位置から一方向に操作するとリモコン弁２７は制御パイロット圧ｅを生成し、中立位置から反対方向に操作するとリモコン弁２７は制御パイロット圧ｆを生成し、制御パイロット圧ｅ，ｆは、それぞれのパイロットライン２７ａ，２７ｂを介して流量制御弁１９の対応する受圧部に導かれ、これにより流量制御弁１９が中立位置から切り換えられる。操作レバー２９を十字の一方向に操作するとき、中立位置から一方向に操作すると制御パイロット圧ｃを生成し、中立位置から反対方向に操作すると制御パイロット圧ｄを生成し、制御パイロット圧ｃ，ｄは、それぞれのパイロットライン２６ａ，２６ｂを介して流量制御弁１８の対応する受圧部に導かれ、これにより流量制御弁１８が中立位置から切り換えられる。
【００３６】
油圧回路は、さらに、シャトル弁群４６と圧力センサ４７を備えている。シャトル弁群４６はリモコン弁２６〜２７の制御パイロット圧ａ〜ｆや他の操作手段の制御パイロット圧のうちの最高圧力を抽出する。圧力センサ４７は、シャトル弁群４６のうち最下流に設けられたシャトル弁の出力ポートに接続され、制御パイロット圧のうち最高圧力を検出し、操作の有無を検出する。
【００３７】
制御パイロット圧ａ〜ｆはゲートロックレバー５の位置に基づき連通・遮断される。
【００３８】
ゲートロックレバー５が第１位置Ａにあるときは電磁切換弁２３のソレノイドを励磁して電磁切換弁２３を図示の位置から切り換え、パイロット油圧源２０の圧力をリモコン弁２５，２６，２７に導き、これによりリモコン弁２５，２６，２７による流量制御弁１７〜１９の操作を可能とする。ゲートロックレバー５が第２位置Ｂに上げ操作されると、電磁切換弁２３のソレノイドを励磁を解除して電磁切換弁２３を図示の位置に切り換え、パイロット油圧源２０とリモコン弁２５，２６，２７の連通を遮断し、これによりリモコン弁２５，２６，２７による流量制御弁１７〜１９の操作を不能とする。すなわち、ゲートロックレバー５が第２位置Ｂに上げ操作されるとリモコン弁２５，２６，２７（コントロールレバーユニット）に対してロック入りの状態となる。再びゲートロックレバー５が第１位置Ａに下げ操作されるとロック解除状態となる。ゲートロックレバー５による電磁切換弁２３の位置の切り換えは、例えば電磁切換弁２３のソレノイドと電源との間に図示しないスイッチを設け、ゲートロックレバー５が第１位置ＡにあるときはそのスイッチをＯＮ（閉）してソレノイドを励磁し、ゲートロックレバー５が第２位置Ｂに操作されるとそのスイッチをＯＦＦ（開）してソレノイドの励磁を解除することにより行う。
【００３９】
制御弁３０は開位置と閉位置とを有する２位置切換弁であり、ソレノイドが励磁されていないときは開位置にあり、ソレノイドが励磁されると図示の開位置から閉位置に切り換えられる。
【００４０】
図３は、油圧ショベルの外観を示す図である。油圧ショベルは下部走行体１００と上部旋回体１０１とフロント作業機１０２を備えている。下部走行体１００は左右のクローラ式走行装置１０３ａ，１０３ｂを有し、左右の走行モータ１０４ａ，１０４ｂにより駆動される。上部旋回体１０１は旋回モータ１０５により下部走行体１００上に旋回可能に搭載され、フロント作業機１０２は上部旋回体１０１の前部に俯仰可能に取り付けられている。上部旋回体１０１にはエンジンルーム１０６、キャビン１０７が備えられ、エンジンルーム１０６にエンジン１が配置され、キャビン１０７内の運転席１０８の入り口にゲートロックレバー５（図１）が設けられ、運転席１０８の左右にリモコン弁２５，２６，２７を内蔵したコントロールレバーユニット（図２）が配置されている。
【００４１】
フロント作業機１０２はブーム１１１、アーム１１２、バケット１１３を有する多関節構造であり、ブーム１１１はブームシリンダ１１４の伸縮により上下方向に回動し、アーム１１２はアームシリンダ１１５の伸縮により上下、前後方向に回動し、バケット１１３はバケットシリンダ１１６の伸縮により上下、前後方向に回動する。
【００４２】
図２において、油圧モータ１３は例えば旋回モータ１０５に対応し、油圧シリンダ１４は例えばアームシリンダ１１５に対応し、油圧シリンダ１５は例えばブームシリンダ１１４に対応する。図２に示す油圧駆動装置には走行モータ１０４ａ，１０４ｂ、バケットシリンダ１１６等に対応するその他の油圧アクチュエータや制御弁も備えられているが、図２では図示を省略している。
【００４３】
なお、建設機械はホイルローダでもホイール式油圧ショベルでもよい。
【００４４】
〜制御〜
図４はコントローラ４の機能ブロックを示す図である。コントローラ４は、車体コントローラ４１と、エンジンコントローラ４２と、表示コントローラ４３を含み、これらのコントローラは通信ライン４４を介して相互に接続され、車体ネットワークを構成している。エンジンコントロールダイヤル２の指令信号、位置検出センサ５ａや圧力センサ４７の検出信号や、再生禁止スイッチ３８の指令信号は車体コントローラ４１に入力され、回転数検出装置３の検出信号や、差圧検出装置３６、排気温度検出装置３７の検出信号はエンジンコントローラ４２に入力される。
【００４５】
車体コントローラ４１は、油圧駆動装置など車体全般を制御する。例えば、制御弁３０や油圧ポンプ１１のレギュレータ１１ａを制御することにより、油圧ポンプ１１の吐出圧と吐出流量を制御する．
エンジンコントローラ４２は、エンジンコントロールダイヤル２の指令信号を通信ライン４４を介して受信し、この指令信号と回転数検出装置３の検出信号に基づいてエンジン１の回転数とトルクを制御する。
【００４６】
また、エンジンコントローラ４２は、差圧検出装置３６の検出信号を受信してＰＭ堆積量を推定し、推定ＰＭ堆積量に基づき再生制御の演算処理を行い、その演算結果に応じて、電子ガバナ１ａ及び再生用燃料噴射装置３９を制御する（自動再生制御）。
【００４７】
表示コントローラ４３は、回転数検出装置３、差圧検出装置３６、再生禁止スイッチ３８からの各種信号や強制再生制御の演算処理結果を通信ライン４４を介して受信し、表示信号として表示装置６に送り、それら情報を表示画面６ａに表示する。また、ユーザーインターフェースとしての操作スイッチ６ｂによる指令信号を入力する。
【００４８】
図５は、エンジンコントローラ４２による再生制御の演算処理の内容を示すフローチャートである。
【００４９】
差圧検出装置３６の検出信号に基づいた推定堆積量が自動再生開始値である第１閾値より多いかどうかを判定し（ステップＳ１１）、推定堆積量が第１閾値より多くないと判定すると、推定堆積量が第１閾値より多くなるまで、ステップＳ１１の処理を繰り返す。
【００５０】
ステップＳ１１において、推定堆積量が第１閾値より多いと判定すると、再生禁止が指令されているかどうかを判定し（ステップＳ１２）、再生禁止が指令されていない（再生可能）と判定すると、自動再生制御を開始する（ステップＳ１３）。再生禁止が指令されていると判定すると、再生制御をせずに演算処理を終了する。
【００５１】
自動再生制御中に、再生禁止が指令されたどうかを判定し（ステップＳ１４）、再生禁止が指令されていない（再生可能）と判定すると、推定堆積量が再生終了値である第２閾値より少なくなったかどうかを判定し（ステップＳ１５）、推定堆積量が第２閾値より少なくないと判定すると、再生禁止が指令されるか、推定堆積量が第２閾値より少なくなるまで、ステップＳ１４、１５の処理を繰り返す。
【００５２】
ステップＳ１５において、推定堆積量が第２閾値より少なくなったと判定すると、自動再生制御を停止し（ステップＳ１６）、演算処理を終了する。
【００５３】
自動再生制御は、例えば次のように行う。まず、エンジン１の回転数を強制再生制御に適した所定の回転数Ｎａに制御する。強制再生制御に適した所定の回転数Ｎａとは、そのときの排気ガスの温度を酸化触媒３３の活性温度よりも高い温度まで上昇させることができる中速回転数である。この制御では、車体コントローラ４１は、エンジン１の目標回転数をエンジンコントロールダイヤル２が指示する目標回転数から所定の回転数Ｎａに切り換え、その所定の回転数Ｎａ（目標回転数）を通信ライン４４を介してエンジンコントローラ４２に送信する。エンジンコントローラ４２は、その目標回転数（所定の回転数Ｎａ）と回転数検出装置３により検出したエンジン１の実回転数とに基づいて電子ガバナ１ａの燃料噴射量をフィードバック制御し、エンジン１の回転数がその所定の回転数Ｎａとなるよう制御する。
【００５４】
次いで、排気温度検出装置３７により検出した排気ガス温度が所定の温度（酸化触媒３３の活性温度よりも高い温度）まで上昇したことが確認されると、再生用燃料噴射装置３９を制御して排気管３１内への燃料噴射を行う。排気管３１内に燃料噴射を行うことで未燃燃料が酸化触媒３３に供給され、その未燃燃料を酸化触媒３３によって酸化させ、そのときに得られる反応熱により排気ガス温度が更に上昇し、フィルタ３２に堆積したＰＭが焼却除去される。
【００５５】
再生制御を停止するときは、目標回転数をエンジンコントロールダイヤル２が指示する目標回転数（低速アイドル回転数）に戻し、再生用燃料噴射装置３９の制御を停止させる。目標回転数をエンジンコントロールダイヤル２が指示する目標回転数（低速アイドル回転数）に戻す代わりに、エンジン１を停止させてもよい。
【００５６】
図６は、本実施形態の特徴である、車体コントローラ４１による再生禁止時における昇温制御の演算処理の内容を示すフローチャートである。
【００５７】
車体コントローラ４１は、まず、再生禁止が指令されているかどうかを判定し（ステップＳ２１）、再生禁止が指令されていると判定すると、非操作状態にあるかどうかを判定し（ステップＳ２２）、非操作状態にあると判定すると、排気温度検出装置３７の検出信号に基づいて、排気ガス温度が閾値（自己再生可能な温度の下限）未満であるかどうかを判定し（ステップＳ２３）、排気ガス温度が閾値未満であると判定すると、昇温制御を開始する（ステップＳ２４）。
【００５８】
ステップＳ２２において、非操作状態にない（操作状態にある）と判定する場合、ステップＳ２３において、排気ガス温度が閾値未満でない（自己再生可能な温度にある）と判定する場合、ステップS２２〜Ｓ２３の手順を繰り返す。
【００５９】
昇温制御開始後、ステップ２１における判定（条件１）、ステップ２２における判定（条件２）、ステップ２３における判定（条件３）、の何れかがＮＯであるか（条件１〜３のいずれかを満たさない）どうかを判定し（ステップＳ２５）、何れかがＮＯであると判定すると、昇温制御を停止する（ステップＳ２６）。
【００６０】
ステップＳ２５において、何れもＮＯでない（条件１〜３のいずれも満たす）と判定する場合、ステップS２５の手順を繰り返し、昇温制御を継続する。
【００６１】
なお、ステップＳ２１において、再生禁止が指令されていない（再生可能である）と判定すると、その旨を通信ライン４４を介してエンジンコントローラ４２に送信する。エンジンコントローラ４２は、図５に示す再生制御をおこなう（ステップS１０）。
【００６２】
ステップＳ２２における、非操作状態にあるかどうかの判定は、例えば次のようにおこなう。車体コントローラ４１は、操作レバー２８，２９非操作時のリモコン弁２５〜２７の出力圧より若干高めの圧力を閾値として予め設定しておき、圧力センサ４７の圧力検出値がその閾値より低く、この状態が所定時間Ｔａ継続したと判定すると、非操作状態と判定する。
【００６３】
ステップＳ２４における昇温制御開始は、例えば次のようにおこなう。車体コントローラ４１は、エンジン１の目標回転数をエンジンコントロールダイヤル２が指示する目標回転数からやや高めの回転数に切り換え、切換え後の目標回転数を通信ライン４４を介してエンジンコントローラ４２に送信する。エンジンコントローラ４２は、その目標回転数と回転数検出装置３により検出したエンジン１の実回転数とに基づいて電子ガバナ１ａの燃料噴射量をフィードバック制御し、エンジン１の回転数がエンジンコントロールダイヤル２が指示する目標回転数より高い回転数となるよう制御する。エンジン回転数上昇によりエンジン1に負荷が掛かり、排気ガス温度は上昇する。
【００６４】
ステップＳ２６における昇温制御停止は、例えば次のようにおこなう。車体コントローラ４１は、エンジン１の目標回転数をエンジンコントロールダイヤル２が指示する元の目標回転数に切り換えて通常のエンジン制御に復帰する。エンジンコントローラ４２は、通信ライン４４を介して目標回転数を入力し、その目標回転数と回転数検出装置３により検出したエンジン１の実回転数とに基づいて電子ガバナ１ａの燃料噴射量をフィードバック制御し、エンジン１の回転数がエンジンコントロールダイヤル２が指示する目標回転数となるよう制御する。
【００６５】
〜請求項との対応関係〜
本実施形態において、操作レバー２８，２９、リモコン弁２５〜２７、シャトル弁群４６、圧力センサ４７と車体コントローラ４１のステップＳ２２の処理は、油圧ショベルの非操作状態を検出する非操作状態検出手段を構成し、再生禁止スイッチ３８は、強制再生を禁止する再生禁止手段構成する。
【００６６】
また、エンジンコントローラ４２とエンジン１の電子ガバナ１ａと車体コントローラ４１のステップＳ２４の処理は、非操作状態検出手段が非操作状態を検出し、再生禁止手段が強制再生装置の作動を禁止するときに、排気ガスの温度を上昇させる昇温手段構成する。
【００６７】
〜動作〜
本実施形態の排気ガス浄化システムの動作を説明する。
【００６８】
一般的な作業時には、再生禁止スイッチ３８はＯＦＦ位置にあり、適宜、自動再生制御が行われる（Ｓ２１→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ１４→Ｓ１５→Ｓ１６）。強制再生により、排気ガス温度は６００℃程度となり、堆積したＰＭを燃焼除去できる。
【００６９】
ここでは、屋内での作業を想定する。図７は理解の補助の為に示す、排気ガス温度の時間経過の一例である。屋内での作業では粉塵等が舞いやすく、ＰＭがフィルタに堆積する。再生禁止スイッチ３８がＯＦＦ位置にあり、ＰＭ堆積量が第１閾値より多ければ、自動再生が開始する（Ｓ２１→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２→１３）。
【００７０】
しかし、周囲に可燃物が有り引火のおそれがあるとオペレータが判断し、再生禁止スイッチ３８をＯＮ位置に操作すると、自動再生が停止する（Ｓ１３→Ｓ１４→１６→２１）。これにより、ＰＭは継続して堆積する。
【００７１】
また、屋内作業をするとき、予め再生禁止スイッチ３８をＯＮ位置に操作する場合もある。この場合、ＰＭ堆積量が第１閾値より多くなっても、自動再生は開始せず、ＰＭは継続して堆積する（Ｓ２１→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ２１）。
【００７２】
ところで、エンジン出力と排気ガス温度とは密接な関係があり、作業中、排気ガス温度が２５０度以上あれば、自己再生がおこなわれ、堆積したＰＭの一部は燃焼除去される。ところが、作業中であっても、工程と工程の合間の待機時間など、油圧ショベルが非操作状態になることも多い。非操作状態においては、エンジン出力が低下するに伴って、排気ガス温度も低下し、１００℃程度になる可能性も有る。排気ガス温度が２５０度未満であると、自己再生に期待できず、ＰＭ堆積は更に進行する。
【００７３】
車体コントローラ４１は、再生禁止が指令され、非操作状態にあり、排気ガス温度が２５０℃未満であると、昇温制御を開始する（Ｓ２１→Ｓ２２→Ｓ２３→Ｓ２４）。エンジン回転数上昇によりエンジン1に負荷が掛かり、排気ガス温度は上昇する。これにより、自己再生がおこなわれると、堆積したＰＭの一部は燃焼除去され、ＰＭは継続して堆積するものの、ＰＭ堆積進行を緩和することができる。
【００７４】
車体コントローラ４１は、排気ガス温度が２５０℃以上になると、昇温制御を停止する（Ｓ２５→Ｓ２６）。昇温制御を停止すると、排気ガス温度は徐々に低下するが、排気ガス温度が２５０℃以上であれば、昇温制御を行わない（Ｓ２１→Ｓ２２→Ｓ２３→２２）。
【００７５】
その後、油圧ショベルが操作状態になると、排気ガス温度は２５０℃以上を維持し、自己再生がおこなわれる。
【００７６】
なお、本実施形態の排気ガス浄化システムは、ＰＭ堆積進行を緩和することができるが、ＰＭ堆積進行を抑止するものではない。強制再生は禁止されているため、屋内作業を継続していると、やがてＰＭ堆積量が限界値（第３閾値）に達し、ＤＰＦ破損に至る。ＤＰＦ破損を防止するため、ＰＭ堆積量が限界値（第３閾値）に達するまえに、「作業を中断して、強制再生を行う」旨の警告を表示画面６ａに表示する。併せて、限界値に対する現在のＰＭ堆積量を視覚的に表示してもよい。残り作業可能時間の推定値を表示してもよい。
【００７７】
オペレータは、警告表示される前に作業を完了させるか、警告表示されると作業を中断して、屋外の再生可能場所まで油圧ショベルを移動させる。そして、周囲の安全を確認し、再生禁止スイッチ３８をＯＦＦ位置に操作する。このとき、ＰＭ堆積量は第１閾値より多く、自動再生制御が行なわれる（Ｓ２１→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ１４→Ｓ１５→Ｓ１６）。自動再生制御が行なわれない場合は、手動再生制御を行ってもよい。これにより、ＤＰＦ破損を防止することができる。
【００７８】
再生終了後、オペレータは屋内での作業を再開する。
【００７９】
〜効果〜
第１実施形態の排気ガス浄化システムの効果を説明する。図８は第１実施形態の排気ガス浄化システムの効果を説明する為に示すＰＭ堆積量の時間経過を示す図である。
【００８０】
上述したように、再生禁止スイッチ３８をＯＮ位置に操作すると、強制再生がおこなわれないためＰＭ堆積は継続する。ただし、作業中、排気ガス温度が適度である場合は自己再生が行われ、ＰＭの一部は焼却除去される。しかし、作業中でもアイドル時（非操作時）には、排気ガス温度が急激に低下する可能性も有り、自己再生によるＰＭ焼却除去は期待できず、ＰＭ堆積が更に進行する。
【００８１】
ＰＭ堆積が継続すると、やがてＰＭ堆積量が限界値（第３閾値）に達し、ＤＰＦの破損の可能性が高まる。図８に昇温制御しない場合の仮想履歴を破線で示す。
【００８２】
本実施形態では、再生禁止スイッチ３８がＯＮ位置にあり、非操作状態にあり、排気ガス温度が２５０℃未満であると、昇温制御が開始する。これにより、排気ガス温度が上昇し、自己再生がおこなわれると、堆積したＰＭの一部は燃焼除去され、ＰＭは継続して堆積するものの、ＰＭ堆積進行を緩和することができる。図８に昇温制御する場合の履歴を実線で示す。
【００８３】
ＰＭ堆積進行が緩和することにより、ＰＭ堆積量が限界値に達するまでの時間を延長でき、作業時間を確保できる。オペレータは、作業時間内に作業を完了させ、再生可能場所にて強制再生を行うため、ＤＰＦ破損を防止することができる。
【００８４】
なお、自己再生時の排気ガス温度（２５０℃以上）は、強制再生時の排気ガス温度（６００℃程度）に比べて低く、引火の危険性は著しく低い。
【００８５】
〜変形例〜
１．本実施形態の排気ガス浄化システムは、排気温度検出装置３７を備え、車体コントローラ４１は、排気ガス温度が閾値未満であると判定する（ステップS２３）と、昇温制御を開始する（ステップS２４）ものであり、この構成は、不要の昇温を回避して燃費を改善する効果が得られるが、必須の構成ではない。
【００８６】
図９は、昇温制御の演算処理の内容を示すフローチャートである。図６と同じ処理には同じ符号を付している。この変形例においても、再生禁止時において、ＤＰＦ破損を防止するとともに、作業時間を確保できるという、本実施形態の効果が得られる。
【００８７】
２．エンジンコントローラ４２とエンジン１の電子ガバナ１ａと車体コントローラ４１のステップＳ２４の処理は、非操作状態検出手段が非操作状態を検出し、再生禁止手段が強制再生装置の作動を禁止するときに、排気ガスの温度を上昇させる昇温手段を構成するが、これ以外の構成でもよい。
【００８８】
例えば、ステップＳ２４における昇温制御開始は、例えば次のようにおこなう。
【００８９】
図１１は油圧ポンプ１１の吐出圧・吐出流量とエンジン１の出力との関係を示す図である。車体コントローラ４１は、通常、非操作時には、省エネルギーの観点から、ポンプ吐出圧Ｐ１・ポンプ吐出流量Ｑ１に制御し、最小エンジン出力ＰＳ１としている。
【００９０】
車体コントローラ４１は、昇温制御時には、制御弁３０の変位量を制御することにより、ポンプ１１の吐出圧をポンプ吐出圧Ｐ２（＞Ｐ１）に制御する。また、レギュレータ１１ａの傾転を制御することにより、油圧ポンプ１１の吐出流量をポンプ吐出流量Ｑ２（＞Ｑ１）に制御する。その結果、油圧ポンプ１１を駆動するためエンジン出力ＰＳ２となり、エンジン１の負荷が増大し、排気ガス温度が上昇する。
【００９１】
このとき、併せて、エンジン回転数を上昇させてもよい。エンジン回転数上昇と油圧負荷により、より確実に昇温できる。
【００９２】
３．操作レバー２８，２９、リモコン弁２５〜２７、シャトル弁群４６、圧力センサ４７車体とコントローラ４１のステップＳ２２の処理は、非操作状態を検出する非操作状態検出手段を構成するが、これ以外の構成でもよい。
【００９３】
ステップＳ２２における非操作状態にあるかどうかの判定は、例えば次のようにおこなう。車体コントローラ４１は、位置検出センサ５ａの検出信号に基づいて、ゲートロックレバー５が第２位置Ｂに上げ操作されると、すなわちゲートロックレバー５が制御パイロット圧を遮断するロック入り状態にあると、非操作状態と判定してもよい。さらに、圧力センサ４７の検出信号と位置検出センサ５ａとの両方に基づいて、非操作状態を判定してもよい。
【００９４】
<第２実施形態>
〜構成・制御〜
油圧ショベル等の作業機においては、燃費の節減や騒音の低減等を目的として、作業機が所定の運転状態にあるときは、エンジンの回転数を回転数指示装置が指示する回転数より低下させる制御（エンジン回転数低下制御）を行うものがある。このようなエンジン低速制御の一例としてオートアイドル制御がある。オートアイドル制御は、被駆動体の動作を指示する操作レバー２８，２８の全てが中立状態となった時点から予め定められた遅延時間を経過したとき、エンジンの回転数をエンジンコントロールダイヤル２が指示する回転数より低いアイドル回転数に制御するものである。
【００９５】
再生禁止時に、オートアイドル制御が開始すると、排気ガス温度が低下し、自己再生に期待できず、ＰＭ堆積は更に進行する。すなわち、第１実施形態と同様な課題が生じる。
【００９６】
図１１は、本実施形態の特徴である、車体コントローラ４１による再生禁止時における昇温制御の演算処理の内容を示すフローチャートである。
【００９７】
車体コントローラ４１は、まず、非操作状態にあるかどうかを判定し（ステップＳ３１）、非操作状態にない（操作状態にある）と判定する場合、エンジンコントロールダイヤル３からの指示信号に基づいてエンジン１の目標回転数を設定し、その目標回転数を指示する指令信号をエンジンコントローラ４２に出力する（ステップＳ３５）。
【００９８】
ステップＳ３１において、非操作状態にあると判定する場合、オートアイドル制御を開始する（ステップＳ３２）。そして、オートアイドル制御中に、再生禁止が指令されたどうかを判定し（ステップＳ３３）、再生禁止が指令されていないと判定すると、オートアイドル制御を継続する。
【００９９】
ステップＳ３３において、再生禁止が指令されていると判定すると、オートアイドル制御を停止する（ステップＳ３４）。
【０１００】
〜動作・効果〜
一般的な作業時には、通常のエンジン回転数制御が行われる（Ｓ３１→Ｓ３５）。一方、非操作状態が検出されると、オートアイドル制御が開始する（Ｓ３１→３２）。このとき、予め再生禁止スイッチ３８をＯＮ位置に操作されている場合、オートアイドル制御は無効となる。また、オートアイドル制御開始後に再生禁止スイッチ３８をＯＮ位置に操作されている場合、オートアイドル制御は停止する（Ｓ３３→Ｓ３４）。そして、通常のエンジン回転数制御が行われる（Ｓ３１→Ｓ３５）。
【０１０１】
再生禁止時に、オートアイドル制御が開始すると、排気ガス温度が低下し、自己再生に期待できず、ＰＭ堆積は更に進行する。これにより、作業時間に係る課題または、ＤＰＦ破損に係る課題が生じる。
【０１０２】
本実施形態では、再生禁止スイッチ３８がＯＮ位置にあり、非操作状態にあると、オートアイドル制御は行われず、エンジンコントロールダイヤル２が指示する回転数が維持される。これにより、排気ガス温度が維持（オートアイドル制御時に比べて昇温）され、自己再生がおこなわれると、堆積したＰＭの一部は燃焼除去され、ＰＭは継続して堆積するものの、ＰＭ堆積進行を緩和することができる。
【０１０３】
すなわち、車体コントローラ４１のステップＳ３４の処理は、非操作状態検出手段が非操作状態を検出し、再生禁止手段が強制再生装置の作動を禁止するときに、排気ガスの温度を上昇させる昇温手段を構成する。
【０１０４】
なお、本実施形態において、オートアイドル制御開始条件の非操作状態と、昇温制御開始（オートアイドル制御停止）条件の非操作状態とを区別しなかったが、操作レバー２８，２９非操作継続時間により区別してもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１ ディーゼルエンジン
１ａ 電子ガバナ
２ エンジンコントロールダイヤル
３ 回転数検出装置
４ コントローラ
５ ゲートロックレバー
５ａ 位置検出センサ
６ 表示装置
６ａ 表示画面
６ｂ 操作スイッチ
１１ 油圧ポンプ
１２ パイロットポンプ
１３ 油圧モータ
１４，１５ 油圧シリンダ
１７〜１９ 流量制御弁
２０ パイロット油圧源
２１ パイロットリリーフ弁
２２ メインリリーフ弁
２３ 電磁切換弁
２４ パイロット油路
２５，２６，２７ リモコン弁
２８，２９ 操作レバー
３０ 制御弁
３１ 排気管
３２ フィルタ
３３ 酸化触媒
３４ ＤＰＦ装置
３６ 差圧検出装置
３７ 排気温度検出装置
３８ 再生禁止スイッチ
３９ 再生用燃料噴射装置
４１ 車体コントローラ
４２ エンジンコントローラ
４３ 表示コントローラ
４４ 通信ライン
４６ シャトル弁群
４７ 圧力センサ
１００ 下部走行体
１０１ 上部旋回体
１０２ フロント作業機
１０３ａ，１０３ｂ クローラ式走行装置
１０４ａ，１０４ｂ 走行モータ
１０５ 旋回モータ
１０６ エンジンルーム
１０７ キャビン
１０８ 運転席
１１１ ブーム
１１２ アーム
１１３ バケット
１１４ ブームシリンダ
１１５ アームシリンダ
１１６ バケットシリンダ
【技術分野】
【０００１】
本発明は排気ガス浄化システムに係わり、特に、フィルタにより排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集して排気ガスを浄化するとともに、適宜フィルタに捕集した粒子状物質を焼却除去し、フィルタを再生させる排気ガス浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の作業車両はその駆動源としてディーゼルエンジンを搭載しているが、このディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（ＰＭ：パティキュレート・マター：以下ＰＭとする）の排出量は、ＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣ等とともに年々規制が強化されてきている。このような規制に対して、ＰＭをディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter ）と呼ばれるフィルタで捕集して、外部へ排出されるＰＭの量を低減する排気ガス浄化システムが知られている。この排気ガス浄化システムでは、フィルタのＰＭ堆積量が増加してくるとフィルタは目詰まりを起こしてゆき、そのことによりエンジンの排圧が上昇し、燃費の悪化等を誘発するため、フィルタに捕集したＰＭを適宜燃焼してフィルタの目詰まりを除去し、フィルタを再生している。
【０００３】
フィルタの再生は、通常、酸化触媒を用いることにより行われる。酸化触媒はフィルタの上流側に配置される場合と、フィルタに直接担持される場合と、その両方の場合とがあるが、いずれの場合も酸化触媒を活性化するためには、排気ガスの温度が酸化触媒の活性温度よりも高くなければならない。排気ガス温度が充分高い場合は自己再生するが、排気ガス温度が充分でなく自己再生できない場合や、自己再生では充分にＰＭを焼却除去できない場合も有り、排気ガス温度を強制的に酸化触媒の活性温度よりも高い温度以上に上昇させる強制再生と呼ばれる技術がある。この強制再生には、エンジンの筒内主噴射後の膨張行程において燃料を噴射する副噴射（後噴射）を行って排気ガスを昇温する手法、排気管に設けた再生用燃料噴射装置により排気管を流れる排気ガス中に燃料を噴射して排気ガスを昇温する手法等がある。
【０００４】
また、フィルタの強制再生にはオペレータの操作入力により再生を開始する手動再生と、自動的に再生を開始する自動再生とがある。手動再生は以下のように行われる。まず、フィルタのＰＭ堆積量（蓄積量）を推定し、そのＰＭ堆積量が予め設定した閾値に到達すると、手動再生を行う旨をオペレータに警告する。オペレータが手動再生スイッチを操作すると、再生が開始する。特許文献１には、手動再生に係る技術が開示されている。一方、ＰＭ堆積量が閾値に到達するか、予め設定した所定時間が経過すると、自動再生が行われる。特許文献２には、自動再生に係る技術が開示されている。手動再生、自動再生とも、ＰＭ堆積量は、フィルタの前後差圧を検出し、この差圧の検出値に基づいて演算することにより求めるのが一般的である。
【０００５】
ところで、ホイールローダや油圧ショベル等の作業車両は、周囲に可燃物が存在する環境で作業することもある。例えば、そのような作業として、屋内での木材チップの運搬作業や、粉塵等が発生する解体作業などがある。フィルタを強制再生する際には、排気温度が所定の時間（例えば数分間）にわたって高温に保持されるので、上記のような環境でフィルタを強制再生すると、引火のおそれがあり危険である。
【０００６】
このような状況で手動再生においては、オペレータの判断により手動再生スイッチを操作せず、周囲に可燃物がない場所（再生可能場所）まで作業車両を移動させ、安全を確保して手動再生を開始する。
【０００７】
一方、自動再生においては、オペレータの判断によらず自動的に再生が開始するため、再生禁止手段を設け、オペレータの判断により再生禁止手段を操作して自動再生を禁止する（特許文献２）。そして、オペレータは適切に作業を中断し、周囲に可燃物がない場所（再生可能場所）まで作業車両を移動させ、安全を確保して再生禁止を解除し、自動再生を再開する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００９／０６０７１９号公報
【特許文献２】特開２００９−７９５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、頻繁に作業を中断していたのでは、作業効率が著しく悪化する。オペレータの立場からすれば、なるべく長く作業時間を確保することが好ましい。一方、自動再生（強制再生）を禁止したまま作業を継続すると、ＰＭは堆積し続け、多量に捕集されたＰＭの燃焼によるフィルタの内部温度の異常上昇やそれに由来するＤＰＦの破損といった問題を引起す可能性ある。
【００１０】
ところで、強制再生が禁止されていても、上述の通り、排気ガス温度が適度である場合は自己再生が行われる。自己再生時の排気ガス温度は、強制再生時の排気ガス温度に比べて低く、自己再生時のＰＭ焼却除去量は、強制再生時のＰＭ焼却除去量に比べ少ないものの、自己再生が行われれば、ＰＭの一部は焼却除去される。
【００１１】
なお、強制再生時の排気ガス温度は高温であり、周囲に可燃物があると引火の危険性があるのに対し、自己再生時の排気ガス温度（２５０℃以上）は、強制再生時の排気ガス温度（６００℃程度）に比べて低く、引火の危険性は著しく低い。
【００１２】
すなわち、作業中には自己再生によるＰＭ焼却除去をある程度期待できる。しかし、作業中でもアイドル時（非操作時）には、排気ガス温度が急激に低下（例えば１００℃程度）する可能性も有り、自己再生によるＰＭ焼却除去は期待できず、ＰＭ堆積が進行し、ＤＰＦの破損の可能性が高まる。
【００１３】
本発明の目的は、ＰＭ堆積進行を緩和することで、再生禁止時でもＤＰＦ破損を防止するとともに、作業時間を確保できる排気ガス浄化システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、ディーゼルエンジンと、このエンジンの動力により駆動される複数の被駆動体とを備えた建設機械に搭載され、前記エンジンの排気系に配置され、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタに堆積した粒子状物質を焼却除去し、前記フィルタを再生する強制再生装置と、前記強制再生装置の作動の開始と停止を制御する再生制御装置とを備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記複数の被駆動体の非操作状態を検出する非操作状態検出手段と、前記強制再生装置の作動を禁止する再生禁止手段と、前記非操作状態検出手段が非操作状態を検出し、前記再生禁止手段が強制再生装置の作動を禁止するときに、排気ガスの温度を上昇させる昇温手段とを備える。
【００１５】
このように昇温制御を備えることにより、排気ガス温度が上昇し、自己再生がおこなわれると、堆積したＰＭの一部は燃焼除去され、ＰＭは継続して堆積するものの、ＰＭ堆積進行を緩和することができる。ＰＭ堆積進行が緩和することにより、ＰＭ堆積量が限界値に達するまでの時間を延長でき、作業時間を確保できる。オペレータは、作業時間内に作業を完了させ、再生可能場所にて強制再生を行うため、ＤＰＦ破損を防止することができる。
【００１６】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記排気ガスの温度を検出する排気温度検出装置を更に備え、前記昇温手段は、更に前記排気温度検出装置が閾値未満の温度を検出したとき、作動する。
【００１７】
これにより、排気ガス温度が自己再生可能な温度の場合、不要の昇温を回避して燃費を改善できる。
【００１８】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記昇温手段は、エンジン回転数を上げることにより、前記エンジンに負荷をかける。
【００１９】
これにより、昇温手段は、排気ガスの温度を上昇させることができる。
【００２０】
（４）上記（１）において、好ましくは、前記建設機械は、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出油により駆動され前記被駆動体を駆動する油圧アクチュエータとを含む油圧回路を更に備え、前記昇温手段は、前記油圧回路に設けられ、前記エンジンに油圧的な負荷をかける。
【００２１】
これにより、昇温手段は、排気ガスの温度を上昇させることができる。
【００２２】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記建設機械は、前記非操作状態検出手段が前記複数の被駆動体の所定の第２非操作状態を検出すると、エンジン回転数をアイドル回転数に設定するオートアイドル制御手段を更に備え、前記昇温手段は、オートアイドル制御を無効とし、エンジン回転数を維持する。
【００２３】
これにより、昇温手段は、排気ガス温度低下を抑制し、排気ガス温度を維持（オートアイドル制御時に比べて昇温）することができる。
【００２４】
昇温制御開始条件の非操作状態とオートアイドル制御開始条件の非操作状態（第２非操作状態）とを区別してもよいし、区別しなくてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ＰＭ堆積進行を緩和することで、再生禁止時でもＤＰＦ破損を防止するとともに、作業時間を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】排気ガス浄化システムの全体構成を示す図である（第１実施形態）。
【図２】油圧ショベルに搭載される油圧回路を示す図である。
【図３】油圧ショベルの外観を示す図である。
【図４】コントローラの機能ブロックを示す図である。
【図５】エンジンコントローラによる再生制御の演算処理の内容を示すフローチャートである。
【図６】車体コントローラによる再生禁止時における昇温制御の演算処理の内容を示すフローチャートである。
【図７】排気ガス温度の時間経過の一例である。
【図８】ＰＭ堆積量の時間経過を示す図である。
【図９】車体コントローラによる再生禁止時における昇温制御の演算処理の内容を示すフローチャートである（変形例）。
【図１０】油圧ポンプの吐出圧・吐出流量とエンジン出力との関係を示す図である。
【図１１】車体コントローラによる再生禁止時における昇温制御の演算処理の内容を示すフローチャートである（第２実施形態）。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
<第１実施形態>
以下、本発明の第１実施形態を図面を用いて説明する。
【００２８】
〜構成〜
図１は本発明の本実施形態に係わる建設機械の排気ガス浄化システムの全体構成を示す図である。図１において、建設機械（例えば油圧ショベル）はディーゼルエンジン１を搭載しており、このエンジン１は電子式の燃料噴射制御装置である電子ガバナ１ａを備えている。エンジン１の目標回転数はエンジンコントロールダイヤル２により指令され、エンジン１の実回転数は回転数検出装置３により検出される。エンジンコントロールダイヤル２の指令信号及び回転数検出装置３の検出信号はコントローラ４に入力され、コントローラ４はその指令信号（目標回転数）と検出信号（実回転数）とに基づいて電子ガバナ１ａを制御し、エンジン１の回転数とトルクを制御する。
【００２９】
油圧ショベルのキャビン１０７には、操作レバー２８，２９（図２参照）やゲートロックレバー５が設けられている。ゲートロックレバー５は運転席１０８の入り口を制限する下げ位置である第１位置Ａと運転席１０８の入り口を開放する上げ位置である第２位置Ｂとに選択的に操作可能である。ゲートロックレバー５は、その操作位置を検出する位置検出センサ５ａを有している。
【００３０】
排気ガス浄化システムは、エンジン１の排気系を構成する排気管３１に配置され、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタ３２及びフィルタ３２の上流側に配置された酸化触媒３３を含むＤＰＦ装置３４と、フィルタ３２の上流側と下流側の前後差圧（フィルタ３２の圧力損失）を検出する差圧検出装置３６と、フィルタの上流側に設置され、排気ガスの温度を検出する排気温度検出装置３７と、再生禁止を指示する再生禁止スイッチ３８と、排気管３１のエンジン１とＤＰＦ装置３４との間に設けられ排気ガスの温度を上昇させる再生用燃料噴射装置３９とを備えている。酸化触媒３３と再生用燃料噴射装置３９はフィルタ３２に堆積したＰＭ（粒子状物質）を焼却除去し、フィルタ３２を再生する再生装置を構成する。
【００３１】
再生禁止スイッチ３８は、油圧ショベルのキャビン１０７内のオペレータが操作しやすい位置に配置されており、再生用燃料噴射装置３９の作動禁止（フィルタ３２の再生禁止）を指示する操作手段であり、再生禁止スイッチ３８がＯＮ位置に操作されると再生禁止を指示する指令信号が出力される。なお、再生禁止スイッチ３８は、表示装置６に表示される設定画面であってもよい。操作スイッチ６ｂを操作してＯＮ／ＯＦＦを設定する。
【００３２】
図２は、建設機械（例えば油圧ショベル）に搭載される油圧回路を示す図である。油圧回路は、エンジン１により駆動される可変容量型のメインの油圧ポンプ１１及び固定容量型のパイロットポンプ１２と、油圧ポンプ１１から吐出される圧油によって駆動される油圧モータ１３及び油圧シリンダ１４，１５を含む複数の油圧アクチュエータと、油圧ポンプ１１から油圧モータ１３及び油圧シリンダ１４，１５に供給される圧油の流れ（流量と方向）を制御するパイロット操作式の流量制御弁１７〜１９を含む複数の流量制御弁と、パイロットポンプ１２から吐出される圧油の圧力を一定に保ち、パイロット油圧源２０を形成するパイロットリリーフ弁２１と、メインの油圧ポンプ１１の吐出圧力の上限を規定するメインリリーフ弁２２と、流量制御弁１７〜１９を直列に接続するセンターバイパスラインの下流側に設けられた制御弁３０と、パイロット油圧原２０の下流側に接続され、油圧ショベルの運転席入り口に設けられたゲートロックレバー５の開閉状況によってＯＮ／ＯＦＦ制御される電磁切換弁２３と、電磁切換弁２３の下流側のパイロット油路２４に接続され、パイロット油圧源２０の油圧を元圧として流量制御弁１７〜１９を操作するための制御パイロット圧ａ〜ｆを生成するリモコン弁２５，２６，２７とを備えている。
【００３３】
油圧ポンプ１１は、その吐出圧力に基づいて油圧ポンプ１１の吸収トルク（消費トルク）が予め定めた値である最大吸収トルクを超えないように油圧ポンプ１１の傾転（斜板の傾転量；押しのけ容積或いは容量）を制御するレギュレータ１１ａを有している。
【００３４】
リモコン弁２５，２６，２７は運転席１０８（図１参照）の左右に設けられた左右の操作レバー２８，２９により操作されるものである。操作レバー２８，２９は、それぞれ、十字方向に操作可能であり、操作レバー２８を十字の一方向に操作するとリモコン弁２５が操作され、操作レバー２８を十字の他方向に操作するとリモコン弁２７が操作され、操作レバー２９を十字の一方向に操作するとリモコン弁２６が操作され、操作レバー２９を十字の他方向に操作すると図示しないリモコン弁が操作される。また、操作レバー２８を十字の一方向に操作するとき、中立位置から一方向に操作するとリモコン弁２５は制御パイロット圧ａを生成し、中立位置から反対方向に操作するとリモコン弁２５は制御パイロット圧ｂを生成する。制御パイロット圧ａ，ｂは、それぞれのパイロットライン２５ａ，２５ｂを介して流量制御弁１７の対応する受圧部に導かれ、これにより流量制御弁１７が中立位置から切り換えられる。
【００３５】
同様に、操作レバー２８を十字の他方向に操作するとき、中立位置から一方向に操作するとリモコン弁２７は制御パイロット圧ｅを生成し、中立位置から反対方向に操作するとリモコン弁２７は制御パイロット圧ｆを生成し、制御パイロット圧ｅ，ｆは、それぞれのパイロットライン２７ａ，２７ｂを介して流量制御弁１９の対応する受圧部に導かれ、これにより流量制御弁１９が中立位置から切り換えられる。操作レバー２９を十字の一方向に操作するとき、中立位置から一方向に操作すると制御パイロット圧ｃを生成し、中立位置から反対方向に操作すると制御パイロット圧ｄを生成し、制御パイロット圧ｃ，ｄは、それぞれのパイロットライン２６ａ，２６ｂを介して流量制御弁１８の対応する受圧部に導かれ、これにより流量制御弁１８が中立位置から切り換えられる。
【００３６】
油圧回路は、さらに、シャトル弁群４６と圧力センサ４７を備えている。シャトル弁群４６はリモコン弁２６〜２７の制御パイロット圧ａ〜ｆや他の操作手段の制御パイロット圧のうちの最高圧力を抽出する。圧力センサ４７は、シャトル弁群４６のうち最下流に設けられたシャトル弁の出力ポートに接続され、制御パイロット圧のうち最高圧力を検出し、操作の有無を検出する。
【００３７】
制御パイロット圧ａ〜ｆはゲートロックレバー５の位置に基づき連通・遮断される。
【００３８】
ゲートロックレバー５が第１位置Ａにあるときは電磁切換弁２３のソレノイドを励磁して電磁切換弁２３を図示の位置から切り換え、パイロット油圧源２０の圧力をリモコン弁２５，２６，２７に導き、これによりリモコン弁２５，２６，２７による流量制御弁１７〜１９の操作を可能とする。ゲートロックレバー５が第２位置Ｂに上げ操作されると、電磁切換弁２３のソレノイドを励磁を解除して電磁切換弁２３を図示の位置に切り換え、パイロット油圧源２０とリモコン弁２５，２６，２７の連通を遮断し、これによりリモコン弁２５，２６，２７による流量制御弁１７〜１９の操作を不能とする。すなわち、ゲートロックレバー５が第２位置Ｂに上げ操作されるとリモコン弁２５，２６，２７（コントロールレバーユニット）に対してロック入りの状態となる。再びゲートロックレバー５が第１位置Ａに下げ操作されるとロック解除状態となる。ゲートロックレバー５による電磁切換弁２３の位置の切り換えは、例えば電磁切換弁２３のソレノイドと電源との間に図示しないスイッチを設け、ゲートロックレバー５が第１位置ＡにあるときはそのスイッチをＯＮ（閉）してソレノイドを励磁し、ゲートロックレバー５が第２位置Ｂに操作されるとそのスイッチをＯＦＦ（開）してソレノイドの励磁を解除することにより行う。
【００３９】
制御弁３０は開位置と閉位置とを有する２位置切換弁であり、ソレノイドが励磁されていないときは開位置にあり、ソレノイドが励磁されると図示の開位置から閉位置に切り換えられる。
【００４０】
図３は、油圧ショベルの外観を示す図である。油圧ショベルは下部走行体１００と上部旋回体１０１とフロント作業機１０２を備えている。下部走行体１００は左右のクローラ式走行装置１０３ａ，１０３ｂを有し、左右の走行モータ１０４ａ，１０４ｂにより駆動される。上部旋回体１０１は旋回モータ１０５により下部走行体１００上に旋回可能に搭載され、フロント作業機１０２は上部旋回体１０１の前部に俯仰可能に取り付けられている。上部旋回体１０１にはエンジンルーム１０６、キャビン１０７が備えられ、エンジンルーム１０６にエンジン１が配置され、キャビン１０７内の運転席１０８の入り口にゲートロックレバー５（図１）が設けられ、運転席１０８の左右にリモコン弁２５，２６，２７を内蔵したコントロールレバーユニット（図２）が配置されている。
【００４１】
フロント作業機１０２はブーム１１１、アーム１１２、バケット１１３を有する多関節構造であり、ブーム１１１はブームシリンダ１１４の伸縮により上下方向に回動し、アーム１１２はアームシリンダ１１５の伸縮により上下、前後方向に回動し、バケット１１３はバケットシリンダ１１６の伸縮により上下、前後方向に回動する。
【００４２】
図２において、油圧モータ１３は例えば旋回モータ１０５に対応し、油圧シリンダ１４は例えばアームシリンダ１１５に対応し、油圧シリンダ１５は例えばブームシリンダ１１４に対応する。図２に示す油圧駆動装置には走行モータ１０４ａ，１０４ｂ、バケットシリンダ１１６等に対応するその他の油圧アクチュエータや制御弁も備えられているが、図２では図示を省略している。
【００４３】
なお、建設機械はホイルローダでもホイール式油圧ショベルでもよい。
【００４４】
〜制御〜
図４はコントローラ４の機能ブロックを示す図である。コントローラ４は、車体コントローラ４１と、エンジンコントローラ４２と、表示コントローラ４３を含み、これらのコントローラは通信ライン４４を介して相互に接続され、車体ネットワークを構成している。エンジンコントロールダイヤル２の指令信号、位置検出センサ５ａや圧力センサ４７の検出信号や、再生禁止スイッチ３８の指令信号は車体コントローラ４１に入力され、回転数検出装置３の検出信号や、差圧検出装置３６、排気温度検出装置３７の検出信号はエンジンコントローラ４２に入力される。
【００４５】
車体コントローラ４１は、油圧駆動装置など車体全般を制御する。例えば、制御弁３０や油圧ポンプ１１のレギュレータ１１ａを制御することにより、油圧ポンプ１１の吐出圧と吐出流量を制御する．
エンジンコントローラ４２は、エンジンコントロールダイヤル２の指令信号を通信ライン４４を介して受信し、この指令信号と回転数検出装置３の検出信号に基づいてエンジン１の回転数とトルクを制御する。
【００４６】
また、エンジンコントローラ４２は、差圧検出装置３６の検出信号を受信してＰＭ堆積量を推定し、推定ＰＭ堆積量に基づき再生制御の演算処理を行い、その演算結果に応じて、電子ガバナ１ａ及び再生用燃料噴射装置３９を制御する（自動再生制御）。
【００４７】
表示コントローラ４３は、回転数検出装置３、差圧検出装置３６、再生禁止スイッチ３８からの各種信号や強制再生制御の演算処理結果を通信ライン４４を介して受信し、表示信号として表示装置６に送り、それら情報を表示画面６ａに表示する。また、ユーザーインターフェースとしての操作スイッチ６ｂによる指令信号を入力する。
【００４８】
図５は、エンジンコントローラ４２による再生制御の演算処理の内容を示すフローチャートである。
【００４９】
差圧検出装置３６の検出信号に基づいた推定堆積量が自動再生開始値である第１閾値より多いかどうかを判定し（ステップＳ１１）、推定堆積量が第１閾値より多くないと判定すると、推定堆積量が第１閾値より多くなるまで、ステップＳ１１の処理を繰り返す。
【００５０】
ステップＳ１１において、推定堆積量が第１閾値より多いと判定すると、再生禁止が指令されているかどうかを判定し（ステップＳ１２）、再生禁止が指令されていない（再生可能）と判定すると、自動再生制御を開始する（ステップＳ１３）。再生禁止が指令されていると判定すると、再生制御をせずに演算処理を終了する。
【００５１】
自動再生制御中に、再生禁止が指令されたどうかを判定し（ステップＳ１４）、再生禁止が指令されていない（再生可能）と判定すると、推定堆積量が再生終了値である第２閾値より少なくなったかどうかを判定し（ステップＳ１５）、推定堆積量が第２閾値より少なくないと判定すると、再生禁止が指令されるか、推定堆積量が第２閾値より少なくなるまで、ステップＳ１４、１５の処理を繰り返す。
【００５２】
ステップＳ１５において、推定堆積量が第２閾値より少なくなったと判定すると、自動再生制御を停止し（ステップＳ１６）、演算処理を終了する。
【００５３】
自動再生制御は、例えば次のように行う。まず、エンジン１の回転数を強制再生制御に適した所定の回転数Ｎａに制御する。強制再生制御に適した所定の回転数Ｎａとは、そのときの排気ガスの温度を酸化触媒３３の活性温度よりも高い温度まで上昇させることができる中速回転数である。この制御では、車体コントローラ４１は、エンジン１の目標回転数をエンジンコントロールダイヤル２が指示する目標回転数から所定の回転数Ｎａに切り換え、その所定の回転数Ｎａ（目標回転数）を通信ライン４４を介してエンジンコントローラ４２に送信する。エンジンコントローラ４２は、その目標回転数（所定の回転数Ｎａ）と回転数検出装置３により検出したエンジン１の実回転数とに基づいて電子ガバナ１ａの燃料噴射量をフィードバック制御し、エンジン１の回転数がその所定の回転数Ｎａとなるよう制御する。
【００５４】
次いで、排気温度検出装置３７により検出した排気ガス温度が所定の温度（酸化触媒３３の活性温度よりも高い温度）まで上昇したことが確認されると、再生用燃料噴射装置３９を制御して排気管３１内への燃料噴射を行う。排気管３１内に燃料噴射を行うことで未燃燃料が酸化触媒３３に供給され、その未燃燃料を酸化触媒３３によって酸化させ、そのときに得られる反応熱により排気ガス温度が更に上昇し、フィルタ３２に堆積したＰＭが焼却除去される。
【００５５】
再生制御を停止するときは、目標回転数をエンジンコントロールダイヤル２が指示する目標回転数（低速アイドル回転数）に戻し、再生用燃料噴射装置３９の制御を停止させる。目標回転数をエンジンコントロールダイヤル２が指示する目標回転数（低速アイドル回転数）に戻す代わりに、エンジン１を停止させてもよい。
【００５６】
図６は、本実施形態の特徴である、車体コントローラ４１による再生禁止時における昇温制御の演算処理の内容を示すフローチャートである。
【００５７】
車体コントローラ４１は、まず、再生禁止が指令されているかどうかを判定し（ステップＳ２１）、再生禁止が指令されていると判定すると、非操作状態にあるかどうかを判定し（ステップＳ２２）、非操作状態にあると判定すると、排気温度検出装置３７の検出信号に基づいて、排気ガス温度が閾値（自己再生可能な温度の下限）未満であるかどうかを判定し（ステップＳ２３）、排気ガス温度が閾値未満であると判定すると、昇温制御を開始する（ステップＳ２４）。
【００５８】
ステップＳ２２において、非操作状態にない（操作状態にある）と判定する場合、ステップＳ２３において、排気ガス温度が閾値未満でない（自己再生可能な温度にある）と判定する場合、ステップS２２〜Ｓ２３の手順を繰り返す。
【００５９】
昇温制御開始後、ステップ２１における判定（条件１）、ステップ２２における判定（条件２）、ステップ２３における判定（条件３）、の何れかがＮＯであるか（条件１〜３のいずれかを満たさない）どうかを判定し（ステップＳ２５）、何れかがＮＯであると判定すると、昇温制御を停止する（ステップＳ２６）。
【００６０】
ステップＳ２５において、何れもＮＯでない（条件１〜３のいずれも満たす）と判定する場合、ステップS２５の手順を繰り返し、昇温制御を継続する。
【００６１】
なお、ステップＳ２１において、再生禁止が指令されていない（再生可能である）と判定すると、その旨を通信ライン４４を介してエンジンコントローラ４２に送信する。エンジンコントローラ４２は、図５に示す再生制御をおこなう（ステップS１０）。
【００６２】
ステップＳ２２における、非操作状態にあるかどうかの判定は、例えば次のようにおこなう。車体コントローラ４１は、操作レバー２８，２９非操作時のリモコン弁２５〜２７の出力圧より若干高めの圧力を閾値として予め設定しておき、圧力センサ４７の圧力検出値がその閾値より低く、この状態が所定時間Ｔａ継続したと判定すると、非操作状態と判定する。
【００６３】
ステップＳ２４における昇温制御開始は、例えば次のようにおこなう。車体コントローラ４１は、エンジン１の目標回転数をエンジンコントロールダイヤル２が指示する目標回転数からやや高めの回転数に切り換え、切換え後の目標回転数を通信ライン４４を介してエンジンコントローラ４２に送信する。エンジンコントローラ４２は、その目標回転数と回転数検出装置３により検出したエンジン１の実回転数とに基づいて電子ガバナ１ａの燃料噴射量をフィードバック制御し、エンジン１の回転数がエンジンコントロールダイヤル２が指示する目標回転数より高い回転数となるよう制御する。エンジン回転数上昇によりエンジン1に負荷が掛かり、排気ガス温度は上昇する。
【００６４】
ステップＳ２６における昇温制御停止は、例えば次のようにおこなう。車体コントローラ４１は、エンジン１の目標回転数をエンジンコントロールダイヤル２が指示する元の目標回転数に切り換えて通常のエンジン制御に復帰する。エンジンコントローラ４２は、通信ライン４４を介して目標回転数を入力し、その目標回転数と回転数検出装置３により検出したエンジン１の実回転数とに基づいて電子ガバナ１ａの燃料噴射量をフィードバック制御し、エンジン１の回転数がエンジンコントロールダイヤル２が指示する目標回転数となるよう制御する。
【００６５】
〜請求項との対応関係〜
本実施形態において、操作レバー２８，２９、リモコン弁２５〜２７、シャトル弁群４６、圧力センサ４７と車体コントローラ４１のステップＳ２２の処理は、油圧ショベルの非操作状態を検出する非操作状態検出手段を構成し、再生禁止スイッチ３８は、強制再生を禁止する再生禁止手段構成する。
【００６６】
また、エンジンコントローラ４２とエンジン１の電子ガバナ１ａと車体コントローラ４１のステップＳ２４の処理は、非操作状態検出手段が非操作状態を検出し、再生禁止手段が強制再生装置の作動を禁止するときに、排気ガスの温度を上昇させる昇温手段構成する。
【００６７】
〜動作〜
本実施形態の排気ガス浄化システムの動作を説明する。
【００６８】
一般的な作業時には、再生禁止スイッチ３８はＯＦＦ位置にあり、適宜、自動再生制御が行われる（Ｓ２１→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ１４→Ｓ１５→Ｓ１６）。強制再生により、排気ガス温度は６００℃程度となり、堆積したＰＭを燃焼除去できる。
【００６９】
ここでは、屋内での作業を想定する。図７は理解の補助の為に示す、排気ガス温度の時間経過の一例である。屋内での作業では粉塵等が舞いやすく、ＰＭがフィルタに堆積する。再生禁止スイッチ３８がＯＦＦ位置にあり、ＰＭ堆積量が第１閾値より多ければ、自動再生が開始する（Ｓ２１→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２→１３）。
【００７０】
しかし、周囲に可燃物が有り引火のおそれがあるとオペレータが判断し、再生禁止スイッチ３８をＯＮ位置に操作すると、自動再生が停止する（Ｓ１３→Ｓ１４→１６→２１）。これにより、ＰＭは継続して堆積する。
【００７１】
また、屋内作業をするとき、予め再生禁止スイッチ３８をＯＮ位置に操作する場合もある。この場合、ＰＭ堆積量が第１閾値より多くなっても、自動再生は開始せず、ＰＭは継続して堆積する（Ｓ２１→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ２１）。
【００７２】
ところで、エンジン出力と排気ガス温度とは密接な関係があり、作業中、排気ガス温度が２５０度以上あれば、自己再生がおこなわれ、堆積したＰＭの一部は燃焼除去される。ところが、作業中であっても、工程と工程の合間の待機時間など、油圧ショベルが非操作状態になることも多い。非操作状態においては、エンジン出力が低下するに伴って、排気ガス温度も低下し、１００℃程度になる可能性も有る。排気ガス温度が２５０度未満であると、自己再生に期待できず、ＰＭ堆積は更に進行する。
【００７３】
車体コントローラ４１は、再生禁止が指令され、非操作状態にあり、排気ガス温度が２５０℃未満であると、昇温制御を開始する（Ｓ２１→Ｓ２２→Ｓ２３→Ｓ２４）。エンジン回転数上昇によりエンジン1に負荷が掛かり、排気ガス温度は上昇する。これにより、自己再生がおこなわれると、堆積したＰＭの一部は燃焼除去され、ＰＭは継続して堆積するものの、ＰＭ堆積進行を緩和することができる。
【００７４】
車体コントローラ４１は、排気ガス温度が２５０℃以上になると、昇温制御を停止する（Ｓ２５→Ｓ２６）。昇温制御を停止すると、排気ガス温度は徐々に低下するが、排気ガス温度が２５０℃以上であれば、昇温制御を行わない（Ｓ２１→Ｓ２２→Ｓ２３→２２）。
【００７５】
その後、油圧ショベルが操作状態になると、排気ガス温度は２５０℃以上を維持し、自己再生がおこなわれる。
【００７６】
なお、本実施形態の排気ガス浄化システムは、ＰＭ堆積進行を緩和することができるが、ＰＭ堆積進行を抑止するものではない。強制再生は禁止されているため、屋内作業を継続していると、やがてＰＭ堆積量が限界値（第３閾値）に達し、ＤＰＦ破損に至る。ＤＰＦ破損を防止するため、ＰＭ堆積量が限界値（第３閾値）に達するまえに、「作業を中断して、強制再生を行う」旨の警告を表示画面６ａに表示する。併せて、限界値に対する現在のＰＭ堆積量を視覚的に表示してもよい。残り作業可能時間の推定値を表示してもよい。
【００７７】
オペレータは、警告表示される前に作業を完了させるか、警告表示されると作業を中断して、屋外の再生可能場所まで油圧ショベルを移動させる。そして、周囲の安全を確認し、再生禁止スイッチ３８をＯＦＦ位置に操作する。このとき、ＰＭ堆積量は第１閾値より多く、自動再生制御が行なわれる（Ｓ２１→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ１４→Ｓ１５→Ｓ１６）。自動再生制御が行なわれない場合は、手動再生制御を行ってもよい。これにより、ＤＰＦ破損を防止することができる。
【００７８】
再生終了後、オペレータは屋内での作業を再開する。
【００７９】
〜効果〜
第１実施形態の排気ガス浄化システムの効果を説明する。図８は第１実施形態の排気ガス浄化システムの効果を説明する為に示すＰＭ堆積量の時間経過を示す図である。
【００８０】
上述したように、再生禁止スイッチ３８をＯＮ位置に操作すると、強制再生がおこなわれないためＰＭ堆積は継続する。ただし、作業中、排気ガス温度が適度である場合は自己再生が行われ、ＰＭの一部は焼却除去される。しかし、作業中でもアイドル時（非操作時）には、排気ガス温度が急激に低下する可能性も有り、自己再生によるＰＭ焼却除去は期待できず、ＰＭ堆積が更に進行する。
【００８１】
ＰＭ堆積が継続すると、やがてＰＭ堆積量が限界値（第３閾値）に達し、ＤＰＦの破損の可能性が高まる。図８に昇温制御しない場合の仮想履歴を破線で示す。
【００８２】
本実施形態では、再生禁止スイッチ３８がＯＮ位置にあり、非操作状態にあり、排気ガス温度が２５０℃未満であると、昇温制御が開始する。これにより、排気ガス温度が上昇し、自己再生がおこなわれると、堆積したＰＭの一部は燃焼除去され、ＰＭは継続して堆積するものの、ＰＭ堆積進行を緩和することができる。図８に昇温制御する場合の履歴を実線で示す。
【００８３】
ＰＭ堆積進行が緩和することにより、ＰＭ堆積量が限界値に達するまでの時間を延長でき、作業時間を確保できる。オペレータは、作業時間内に作業を完了させ、再生可能場所にて強制再生を行うため、ＤＰＦ破損を防止することができる。
【００８４】
なお、自己再生時の排気ガス温度（２５０℃以上）は、強制再生時の排気ガス温度（６００℃程度）に比べて低く、引火の危険性は著しく低い。
【００８５】
〜変形例〜
１．本実施形態の排気ガス浄化システムは、排気温度検出装置３７を備え、車体コントローラ４１は、排気ガス温度が閾値未満であると判定する（ステップS２３）と、昇温制御を開始する（ステップS２４）ものであり、この構成は、不要の昇温を回避して燃費を改善する効果が得られるが、必須の構成ではない。
【００８６】
図９は、昇温制御の演算処理の内容を示すフローチャートである。図６と同じ処理には同じ符号を付している。この変形例においても、再生禁止時において、ＤＰＦ破損を防止するとともに、作業時間を確保できるという、本実施形態の効果が得られる。
【００８７】
２．エンジンコントローラ４２とエンジン１の電子ガバナ１ａと車体コントローラ４１のステップＳ２４の処理は、非操作状態検出手段が非操作状態を検出し、再生禁止手段が強制再生装置の作動を禁止するときに、排気ガスの温度を上昇させる昇温手段を構成するが、これ以外の構成でもよい。
【００８８】
例えば、ステップＳ２４における昇温制御開始は、例えば次のようにおこなう。
【００８９】
図１１は油圧ポンプ１１の吐出圧・吐出流量とエンジン１の出力との関係を示す図である。車体コントローラ４１は、通常、非操作時には、省エネルギーの観点から、ポンプ吐出圧Ｐ１・ポンプ吐出流量Ｑ１に制御し、最小エンジン出力ＰＳ１としている。
【００９０】
車体コントローラ４１は、昇温制御時には、制御弁３０の変位量を制御することにより、ポンプ１１の吐出圧をポンプ吐出圧Ｐ２（＞Ｐ１）に制御する。また、レギュレータ１１ａの傾転を制御することにより、油圧ポンプ１１の吐出流量をポンプ吐出流量Ｑ２（＞Ｑ１）に制御する。その結果、油圧ポンプ１１を駆動するためエンジン出力ＰＳ２となり、エンジン１の負荷が増大し、排気ガス温度が上昇する。
【００９１】
このとき、併せて、エンジン回転数を上昇させてもよい。エンジン回転数上昇と油圧負荷により、より確実に昇温できる。
【００９２】
３．操作レバー２８，２９、リモコン弁２５〜２７、シャトル弁群４６、圧力センサ４７車体とコントローラ４１のステップＳ２２の処理は、非操作状態を検出する非操作状態検出手段を構成するが、これ以外の構成でもよい。
【００９３】
ステップＳ２２における非操作状態にあるかどうかの判定は、例えば次のようにおこなう。車体コントローラ４１は、位置検出センサ５ａの検出信号に基づいて、ゲートロックレバー５が第２位置Ｂに上げ操作されると、すなわちゲートロックレバー５が制御パイロット圧を遮断するロック入り状態にあると、非操作状態と判定してもよい。さらに、圧力センサ４７の検出信号と位置検出センサ５ａとの両方に基づいて、非操作状態を判定してもよい。
【００９４】
<第２実施形態>
〜構成・制御〜
油圧ショベル等の作業機においては、燃費の節減や騒音の低減等を目的として、作業機が所定の運転状態にあるときは、エンジンの回転数を回転数指示装置が指示する回転数より低下させる制御（エンジン回転数低下制御）を行うものがある。このようなエンジン低速制御の一例としてオートアイドル制御がある。オートアイドル制御は、被駆動体の動作を指示する操作レバー２８，２８の全てが中立状態となった時点から予め定められた遅延時間を経過したとき、エンジンの回転数をエンジンコントロールダイヤル２が指示する回転数より低いアイドル回転数に制御するものである。
【００９５】
再生禁止時に、オートアイドル制御が開始すると、排気ガス温度が低下し、自己再生に期待できず、ＰＭ堆積は更に進行する。すなわち、第１実施形態と同様な課題が生じる。
【００９６】
図１１は、本実施形態の特徴である、車体コントローラ４１による再生禁止時における昇温制御の演算処理の内容を示すフローチャートである。
【００９７】
車体コントローラ４１は、まず、非操作状態にあるかどうかを判定し（ステップＳ３１）、非操作状態にない（操作状態にある）と判定する場合、エンジンコントロールダイヤル３からの指示信号に基づいてエンジン１の目標回転数を設定し、その目標回転数を指示する指令信号をエンジンコントローラ４２に出力する（ステップＳ３５）。
【００９８】
ステップＳ３１において、非操作状態にあると判定する場合、オートアイドル制御を開始する（ステップＳ３２）。そして、オートアイドル制御中に、再生禁止が指令されたどうかを判定し（ステップＳ３３）、再生禁止が指令されていないと判定すると、オートアイドル制御を継続する。
【００９９】
ステップＳ３３において、再生禁止が指令されていると判定すると、オートアイドル制御を停止する（ステップＳ３４）。
【０１００】
〜動作・効果〜
一般的な作業時には、通常のエンジン回転数制御が行われる（Ｓ３１→Ｓ３５）。一方、非操作状態が検出されると、オートアイドル制御が開始する（Ｓ３１→３２）。このとき、予め再生禁止スイッチ３８をＯＮ位置に操作されている場合、オートアイドル制御は無効となる。また、オートアイドル制御開始後に再生禁止スイッチ３８をＯＮ位置に操作されている場合、オートアイドル制御は停止する（Ｓ３３→Ｓ３４）。そして、通常のエンジン回転数制御が行われる（Ｓ３１→Ｓ３５）。
【０１０１】
再生禁止時に、オートアイドル制御が開始すると、排気ガス温度が低下し、自己再生に期待できず、ＰＭ堆積は更に進行する。これにより、作業時間に係る課題または、ＤＰＦ破損に係る課題が生じる。
【０１０２】
本実施形態では、再生禁止スイッチ３８がＯＮ位置にあり、非操作状態にあると、オートアイドル制御は行われず、エンジンコントロールダイヤル２が指示する回転数が維持される。これにより、排気ガス温度が維持（オートアイドル制御時に比べて昇温）され、自己再生がおこなわれると、堆積したＰＭの一部は燃焼除去され、ＰＭは継続して堆積するものの、ＰＭ堆積進行を緩和することができる。
【０１０３】
すなわち、車体コントローラ４１のステップＳ３４の処理は、非操作状態検出手段が非操作状態を検出し、再生禁止手段が強制再生装置の作動を禁止するときに、排気ガスの温度を上昇させる昇温手段を構成する。
【０１０４】
なお、本実施形態において、オートアイドル制御開始条件の非操作状態と、昇温制御開始（オートアイドル制御停止）条件の非操作状態とを区別しなかったが、操作レバー２８，２９非操作継続時間により区別してもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１ ディーゼルエンジン
１ａ 電子ガバナ
２ エンジンコントロールダイヤル
３ 回転数検出装置
４ コントローラ
５ ゲートロックレバー
５ａ 位置検出センサ
６ 表示装置
６ａ 表示画面
６ｂ 操作スイッチ
１１ 油圧ポンプ
１２ パイロットポンプ
１３ 油圧モータ
１４，１５ 油圧シリンダ
１７〜１９ 流量制御弁
２０ パイロット油圧源
２１ パイロットリリーフ弁
２２ メインリリーフ弁
２３ 電磁切換弁
２４ パイロット油路
２５，２６，２７ リモコン弁
２８，２９ 操作レバー
３０ 制御弁
３１ 排気管
３２ フィルタ
３３ 酸化触媒
３４ ＤＰＦ装置
３６ 差圧検出装置
３７ 排気温度検出装置
３８ 再生禁止スイッチ
３９ 再生用燃料噴射装置
４１ 車体コントローラ
４２ エンジンコントローラ
４３ 表示コントローラ
４４ 通信ライン
４６ シャトル弁群
４７ 圧力センサ
１００ 下部走行体
１０１ 上部旋回体
１０２ フロント作業機
１０３ａ，１０３ｂ クローラ式走行装置
１０４ａ，１０４ｂ 走行モータ
１０５ 旋回モータ
１０６ エンジンルーム
１０７ キャビン
１０８ 運転席
１１１ ブーム
１１２ アーム
１１３ バケット
１１４ ブームシリンダ
１１５ アームシリンダ
１１６ バケットシリンダ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンと、このエンジンの動力により駆動される複数の被駆動体とを備えた建設機械に搭載され、
前記エンジンの排気系に配置され、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタに堆積した粒子状物質を焼却除去し、前記フィルタを再生する強制再生装置と、
前記強制再生装置の作動の開始と停止を制御する再生制御装置と
を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
前記複数の被駆動体の非操作状態を検出する非操作状態検出手段と、
前記強制再生装置の作動を禁止する再生禁止手段と、
前記非操作状態検出手段が非操作状態を検出し、前記再生禁止手段が強制再生装置の作動を禁止するときに、排気ガスの温度を上昇させる昇温手段と
を備えることを特徴とする建設機械の排気ガス浄化システム。
【請求項２】
請求項１記載の排気ガス浄化システムにおいて、
前記排気ガスの温度を検出する排気温度検出装置を更に備え、
前記昇温手段は、更に前記排気温度検出装置が閾値未満の温度を検出したとき、作動する
ことを特徴とする排気ガス浄化システム。
【請求項３】
請求項１記載の建設機械の排気ガス浄化システムにおいて、
前記昇温手段は、エンジン回転数を上げることにより、前記エンジンに負荷をかける
ことを特徴とする排気ガス浄化システム。
【請求項４】
請求項１記載の建設機械の排気ガス浄化システムにおいて、
前記建設機械は、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出油により駆動され前記被駆動体を駆動する油圧アクチュエータとを含む油圧回路を更に備え、
前記昇温手段は、前記油圧回路に設けられ、前記エンジンに油圧的な負荷をかける
ことを特徴とする排気ガス浄化システム。
【請求項５】
請求項１記載の建設機械の排気ガス浄化システムにおいて、
前記建設機械は、前記非操作状態検出手段が前記複数の被駆動体の所定の第２非操作状態を検出すると、エンジン回転数をアイドル回転数に設定するオートアイドル制御手段を更に備え、
前記昇温手段は、オートアイドル制御を無効とし、エンジン回転数を維持する
ことを特徴とする排気ガス浄化システム。
【請求項１】
ディーゼルエンジンと、このエンジンの動力により駆動される複数の被駆動体とを備えた建設機械に搭載され、
前記エンジンの排気系に配置され、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタに堆積した粒子状物質を焼却除去し、前記フィルタを再生する強制再生装置と、
前記強制再生装置の作動の開始と停止を制御する再生制御装置と
を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
前記複数の被駆動体の非操作状態を検出する非操作状態検出手段と、
前記強制再生装置の作動を禁止する再生禁止手段と、
前記非操作状態検出手段が非操作状態を検出し、前記再生禁止手段が強制再生装置の作動を禁止するときに、排気ガスの温度を上昇させる昇温手段と
を備えることを特徴とする建設機械の排気ガス浄化システム。
【請求項２】
請求項１記載の排気ガス浄化システムにおいて、
前記排気ガスの温度を検出する排気温度検出装置を更に備え、
前記昇温手段は、更に前記排気温度検出装置が閾値未満の温度を検出したとき、作動する
ことを特徴とする排気ガス浄化システム。
【請求項３】
請求項１記載の建設機械の排気ガス浄化システムにおいて、
前記昇温手段は、エンジン回転数を上げることにより、前記エンジンに負荷をかける
ことを特徴とする排気ガス浄化システム。
【請求項４】
請求項１記載の建設機械の排気ガス浄化システムにおいて、
前記建設機械は、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出油により駆動され前記被駆動体を駆動する油圧アクチュエータとを含む油圧回路を更に備え、
前記昇温手段は、前記油圧回路に設けられ、前記エンジンに油圧的な負荷をかける
ことを特徴とする排気ガス浄化システム。
【請求項５】
請求項１記載の建設機械の排気ガス浄化システムにおいて、
前記建設機械は、前記非操作状態検出手段が前記複数の被駆動体の所定の第２非操作状態を検出すると、エンジン回転数をアイドル回転数に設定するオートアイドル制御手段を更に備え、
前記昇温手段は、オートアイドル制御を無効とし、エンジン回転数を維持する
ことを特徴とする排気ガス浄化システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１４０８７７（Ｐ２０１２−１４０８７７Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９２８８５（Ｐ２０１０−２９２８８５）
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【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２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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