(57)【要約】【課題】寒冷時における燃料利用効率を向上できる作業機械を提供すること。【解決手段】ディーゼルエンジン１と、可変容量型油圧ポンプ１１と、排気処理装置８と、ヒータユニット５を備える作業機械において、エンジン冷却水温センサ７と、排気温センサ９と、エンジン始動後に作業機械を静止させた状態でエンジン負荷を制御する負荷制御部５３、及びフィルタ３５の強制再生を制御する再生制御部５５を有する制御装置２５とを備え、負荷制御部は、エンジンの始動時における冷却水温度がエンジン負荷上昇の開始タイミングを示すＴ１未満のときに負荷上昇を開始し、その後、冷却水温度が強制再生が可能な温度を示すＴ２以上に保持されつつ、排気温度がフィルタの強制再生が可能なＴ３以上に保持されるように負荷制御し、再生制御部は、冷却水温度がＴ２以上に保持されつつ排気温度がＴ３以上に保持されたらフィルタの再生を開始する。【選択図】図１
2010270622.tif 000002
【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、
前記エンジンの冷却水によって加熱され、暖房や霜取り等の熱源として利用されるヒータユニット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センサ又は前記油圧ポンプの作動油温度を検出する作動油温センサと、
前記フィルタに導入される排気温度を検出する排気温センサと、
前記エンジンの始動後に前記作業機械を静止させた状態で、前記エンジンの回転数並びに前記油圧ポンプの傾転角度及び吐出圧のうち少なくとも１つをローアイドル時の状態から大きくすることでエンジン負荷を上昇させる負荷制御部と、前記フィルタの強制再生を制御する再生制御部とを有する制御装置とを備え、
前記負荷制御部は、
前記エンジンの始動時における前記冷却水温センサ又は前記作動油温センサの検出値がエンジン負荷上昇の開始タイミングを示す第１閾値未満のときにエンジン負荷の上昇を開始し、
その後、前記冷却水温センサ又は前記作動油温センサの検出値が強制再生が可能な温度を示す第２閾値以上に保持されつつ、前記排気温センサの検出値が前記フィルタの強制再生が可能な目標温度以上に保持されるようにエンジン負荷を制御し、
前記再生制御部は、前記負荷制御部によって前記冷却水温度が前記第２閾値以上に保持されつつ前記排気温度が前記目標温度以上に保持されたら、前記フィルタの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、
前記フィルタの前後差圧が前記フィルタの再生完了タイミングを示す再生完了圧力に達したとき、または前記フィルタの再生開始時刻から予め設定した時間が経過したときに、
前記再生制御部は前記フィルタの再生を停止し、
前記負荷制御部はエンジン負荷の制御を停止することを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１又は２記載の作業機械において、
前記作業機械の運転者が前記再生制御部に前記フィルタの強制再生の開始を指示するための再生開始入力手段をさらに備え、
前記再生開始入力手段によって前記フィルタの強制再生の開始がされた場合に、
前記負荷制御部は、前記冷却水温センサ又は前記作動油温センサの検出値が前記第２閾値以上に保持されつつ、前記排気温センサの検出値が前記目標温度以上に保持されるようにエンジン負荷を制御し、
前記再生制御部は、前記負荷制御部によって前記冷却水温度が前記第２閾値以上に保持されつつ前記排気温度が前記目標温度以上に保持されたら、前記フィルタの再生を開始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いずれか記載の作業機械において、
前記負荷制御部がエンジン負荷を制御している間はその旨が表示される表示装置をさらに備えることを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項４記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定部をさらに有し、
前記表示装置には、前記堆積量推定部で推定された前記堆積量が表示されることを特徴とする作業機械。
【請求項６】
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、
前記エンジンの冷却水によって加熱され、暖房や霜取り等の熱源として利用されるヒータユニット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センサ又は前記油圧ポンプの作動油温度を検出する作動油温センサと、
前記フィルタに導入される排気温度を検出する排気温センサと、
前記エンジンの始動後に前記作業機械を静止させた状態で、前記エンジンの回転数並びに前記油圧ポンプの傾転角度及び吐出圧のうち少なくとも１つをローアイドル時の状態から大きくすることでエンジン負荷を上昇させる負荷制御部と、前記フィルタの強制再生を制御する再生制御部とを有する制御装置と、
前記作業機械の運転者が前記負荷制御部にエンジン負荷制御の開始を指示するための負荷制御開始入力手段とを備え、
前記負荷制御部は、
前記エンジンの始動後に前記作業機械を静止させた状態で前記負荷制御開始入力手段からの指示があったときにエンジン負荷の上昇を開始し、
その後、前記冷却水温センサ又は前記作動油温センサの検出値が強制再生が可能な温度を示す閾値以上に保持されつつ、前記排気温センサの検出値が前記フィルタの強制再生が可能な目標温度以上に保持されるようにエンジン負荷を制御し、
前記再生制御部は、前記負荷制御部によって前記冷却水温度が前記閾値以上に保持されつつ前記排気温度が前記目標温度以上に保持されたら、前記フィルタの再生を開始することを特徴とする作業機械。
【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】
近年、油圧ショベル等の油圧作業機械に用いられるディーゼルエンジンでは、省エネルギー化の観点からの小排気量化とともに、低騒音化の観点からのローアイドル回転数の低減化が重視される傾向にある。しかしながら、このような技術トレンドの中にあっては、寒冷時のエンジン始動時にエンジン冷却水温度が上昇し難く、暖機時間の長時間化や暖房の利き具合悪化等の弊害も発生する。例えば、油圧ショベル等は作業終了後も屋外に駐機される場合が殆どであるが、寒冷時には運転席の窓ガラスに霜が付着する即座に作業に取り掛かれず作業効率が低下することがある。
【０００３】
このような課題に対応するための技術として、エンジン冷却水温度が閾値より低いときには運転者の操作と無関係に油圧ポンプの傾転角及びエンジン回転数を上昇させることで寒冷時における冷却水温度の早期向上を図ったものがある（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９９８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年の排出ガス規制の段階的強化に対応するために、ディーゼル微粒子除去フィルタ（Diesel Particulate Filter（ＤＰＦ）以下、フィルタと称する）を有する排気処理装置をエンジンの排気管路に装着することでエンジン排気中の粒子状物質（Particulate Matter（以下、ＰＭとする））の低減を図ることが行われている。
【０００６】
この種の排気処理装置では、フィルタの目詰まりを防止するために、捕集されたＰＭを燃焼して定期的にフィルタを再生する必要がある。フィルタの再生には大別して、（１）作業等に伴うエンジン負荷の上昇によってＰＭが燃焼する温度（以下、再生温度と称することがある（約３５０℃））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、（２）排気に含ませた未燃燃料を燃焼して排気温度を強制的に再生温度まで上昇させる強制再生がある。油圧ショベル等の油圧作業機械では、エンジン作動時間が長い自動車等の一般車両と異なり、一般的に、エンジンが停止される頻度が高く、また、作業内容や作業負荷に応じてエンジン回転数の変動が大きい。そのため、通常の運転だけでは排気温度を再生温度以上に保持することが難しく、自己再生よりも強制再生が果たす役割が重要となっている。
【０００７】
しかしながら、強制再生を行うには、上記のように、排気に含ませた燃料（未燃燃料）を燃焼可能な温度（燃焼可能排気温度）まで排気温度を上昇させる必要がある。そのため、強制再生は、作業に付随的に行われる自己再生と比較して少なくとも未燃燃料分は燃料消費量が多くなるため、燃料利用効率が低下する傾向がある。特に、上記の技術トレンドの中にあっては、排気温度を上昇させるために必要な燃料消費量はそれ以前よりも増加する傾向がある。
【０００８】
本発明の目的は、寒冷時における燃料利用効率を向上でき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】
【０００９】
（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、前記エンジンの冷却水によって加熱され、暖房や霜取り等の熱源として利用されるヒータユニット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センサ又は前記油圧ポンプの作動油温度を検出する作動油温センサと、前記フィルタに導入される排気温度を検出する排気温センサと、前記エンジンの始動後に前記作業機械を静止させた状態で、前記エンジンの回転数並びに前記油圧ポンプの傾転角度及び吐出圧のうち少なくとも１つをローアイドル時の状態から大きくすることでエンジン負荷を上昇させる負荷制御部と、前記フィルタの強制再生を制御する再生制御部とを有する制御装置とを備え、前記負荷制御部は、前記エンジンの始動時における前記冷却水温センサ又は前記作動油温センサの検出値がエンジン負荷上昇の開始タイミングを示す第１閾値未満のときにエンジン負荷の上昇を開始し、その後、前記冷却水温センサ又は前記作動油温センサの検出値が強制再生が可能な温度を示す第２閾値以上に保持されつつ、前記排気温センサの検出値が前記フィルタの強制再生が可能な目標温度以上に保持されるようにエンジン負荷を制御し、前記再生制御部は、前記負荷制御部によって前記冷却水温度が前記第２閾値以上に保持されつつ前記排気温度が前記目標温度以上に保持されたら、前記フィルタの再生を開始するものとする。
【００１０】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記フィルタの前後差圧が前記フィルタの再生完了タイミングを示す再生完了圧力に達したとき、または前記フィルタの再生開始時刻から予め設定した時間が経過したときに、前記再生制御部は前記フィルタの再生を停止し、前記負荷制御部はエンジン負荷の制御を停止するものとする。
【００１１】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記作業機械の運転者が前記再生制御部に前記フィルタの強制再生の開始を指示するための再生開始入力手段をさらに備え、前記再生開始入力手段によって前記フィルタの強制再生の開始がされた場合に、前記負荷制御部は、前記冷却水温センサ又は前記作動油温センサの検出値が前記第２閾値以上に保持されつつ、前記排気温センサの検出値が前記目標温度以上に保持されるようにエンジン負荷を制御し、前記再生制御部は、前記負荷制御部によって前記冷却水温度が前記第２閾値以上に保持されつつ前記排気温度が前記目標温度以上に保持されたら、前記フィルタの再生を開始するものとする。
【００１２】
（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、好ましくは、前記負荷制御部がエンジン負荷を制御している間はその旨が表示される表示装置をさらに備えるものとする。
【００１３】
（５）上記（４）は、好ましくは、前記制御装置は、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定部をさらに有し、前記表示装置には、前記堆積量推定部で推定された前記堆積量が表示されるものとする。
【００１４】
（６）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、前記エンジンの冷却水によって加熱され、暖房や霜取り等の熱源として利用されるヒータユニット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センサ又は前記油圧ポンプの作動油温度を検出する作動油温センサと、前記フィルタに導入される排気温度を検出する排気温センサと、前記エンジンの始動後に前記作業機械を静止させた状態で、前記エンジンの回転数並びに前記油圧ポンプの傾転角度及び吐出圧のうち少なくとも１つをローアイドル時の状態から大きくすることでエンジン負荷を上昇させる負荷制御部と、前記フィルタの強制再生を制御する再生制御部とを有する制御装置と、前記作業機械の運転者が前記負荷制御部にエンジン負荷制御の開始を指示するための負荷制御開始入力手段とを備え、前記負荷制御部は、前記エンジンの始動後に前記作業機械を静止させた状態で前記負荷制御開始入力手段からの指示があったときにエンジン負荷の上昇を開始し、その後、前記冷却水温センサ又は前記作動油温センサの検出値が強制再生が可能な温度を示す閾値以上に保持されつつ、前記排気温センサの検出値が前記フィルタの強制再生が可能な目標温度以上に保持されるようにエンジン負荷を制御し、前記再生制御部は、前記負荷制御部によって前記冷却水温度が前記閾値以上に保持されつつ前記排気温度が前記目標温度以上に保持されたら、前記フィルタの再生を開始するものとする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、寒冷時のエンジン始動時において、ヒータユニットの加熱速度の向上とともに排気処理装置のフィルタ再生が可能なので、寒冷時における燃料利用効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態である作業機械の概略図。
【図２】本発明の実施の形態である作業機械におけるコントローラ２５の概略図。
【図３】本実施の形態に係る作業機械における第１の負荷制御フローチャート。
【図４】本実施の形態に係る作業機械における第２の負荷制御フローチャート。
【図５】本実施の形態に係る作業機械における第３の負荷制御フローチャート。
【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。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態である作業機械の概略図である。
【００１９】
この図に示す作業機械は、エンジン１と、ラジエータ２と、ヒータユニット５と、排気処理装置８と、油圧ポンプ１１と、パイロットポンプ１２と、油圧アクチュエータ１７と、ゲートロックレバー（ロック装置）２１と、表示装置２４と、再生スイッチ（再生開始入力手段）２２と、負荷制御スイッチ２３と、コントローラ（制御装置）２５を備えている。
【００２０】
エンジン１は水冷式のディーゼルエンジンである。エンジン１は、冷却ファン３と、冷却水ポンプ４と、サーモスタット６と、冷却水温センサ７と、エンジン回転数センサ２６を備えている。
【００２１】
エンジン１において、冷却水ポンプ４によって送り出された冷却水（エンジン冷却水）はエンジン１内を巡り冷却水温センサ７を介してサーモスタット６に導入されている。冷却水温センサ７は、冷却水温度を検出するもので、検出した冷却水温度をコントローラ２５に送信している。冷却水流路は、サーモスタット６において、ラジエータ２を介して冷却水ポンプ４の下流に導入される第１バイパス流路３１と、冷却水ポンプ４に直接導入される循環流路３２とに分岐している。サーモスタット６は、冷却水温度が開弁温度Ｔｓ（例えば８５℃）以上に達している場合に開弁し、ラジエータ２を通過する第１バイパス流路３１に冷却水を導入する。一方、冷却水温度が開弁温度未満であれば、冷却水は循環流路３２に導入されエンジン１内のみを循環する。
【００２２】
サーモスタット６の上流側には、ラジエータ２の下流側で第１バイパス流路３１に接続する第２バイパス流路３３が接続されている。この第２バイパス流路３３にはヒータユニット５が設けられている。ヒータユニット５は冷却水によって加熱され暖房や霜取り等の熱源として利用される。なお、この構成から明らかであるが、ラジエータ２と異なり、ヒータユニット５にはサーモスタット６の開弁状態に関係なく冷却水が循環供給されている。これによりサーモスタット６の開弁温度未満であってもヒータユニット５は冷却水に加熱される。
【００２３】
ところで、エンジン始動後の走行操作や作業操作を行わないローアイドル時（エンジン始動後の作業機械を静止させた状態）において、エンジン１の回転数をローアイドル時の状態から上昇させると、エンジン負荷が上昇して冷却水温度及び排気温度を上昇させることができる。なお、本実施の形態では、エンジン１の駆動軸周辺に設けられたエンジン回転数センサ２６でエンジン１の回転数を検出している。エンジン回転数センサ２６によって検出されたエンジン回転数はコントローラ２５に送信されている。
【００２４】
エンジン１の排気が通過する排気管路３４には排気処理装置８が設置されている。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、フィルタ３５の前後差圧を検出するフィルタ差圧センサ１０と、フィルタ３５に導入される排気温度を検出する排気温センサ９が設置されている。フィルタ差圧センサ１０によって検出された圧力は、コントローラ２５に送信されており、フィルタ３５のＰＭ堆積量（フィルタ３５の目詰まり具合）を推定するため等に利用される。また、排気温センサ９によって検出された排気温度は、コントローラ２５に送信されており、排気温度が燃焼可能排気温度（フィルタ３５上流に設置された酸化触媒が活性化する温度であって、排気中の未燃燃料を当該酸化触媒と酸化反応（燃焼）させることができる温度（約２５０℃））に到達しているか等の把握に利用される。
【００２５】
油圧ポンプ１１はエンジン１によって駆動されている。油圧ポンプ１１の傾転角度は、コントローラ２５の制御信号（電気信号）によって作動するレギュレータ１３によって制御されている。すなわち、油圧ポンプ１１は可変容量型油圧ポンプである。エンジン始動後のローアイドル時において、油圧ポンプ１１の傾転角度をローアイドル時の状態から大きくして吐出流量を大きくすると、エンジン負荷が上昇して冷却水温度及び排気温度を上昇させることができる。
【００２６】
油圧ポンプ１１によってタンク１４から汲み上げられ吐出された圧油は、可変絞り弁１５及び切換弁１６を介して油圧アクチュエータ（本実施の形態では油圧モータ）１７に導入され、油圧アクチュエータ１７を駆動する。可変絞り弁１５は、コントローラ２５と接続されており、コントローラ２５によって絞り量が制御されている。エンジン始動後のローアイドル時において、コントローラ２５によって可変絞り弁１５を絞って吐出圧を大きくすると、エンジン負荷が上昇して冷却水温度及び排気温度を上昇させることができる。また、切換弁１６は、切換位置によって油圧アクチュエータ１７の駆動を制御するもので、パイロットポンプ１２から供給される圧油によって作動する。
【００２７】
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、油圧アクチュエータ１７を操作する切換弁１６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パイロットカット弁１９及び操作バルブ２０を介して切換弁１６に導入されている。パイロットカット弁１９は、操作バルブ２０への圧油を遮断するものであり、ゲートロックレバー（ロック装置）２１がロック位置にあるときに圧油を遮断する。これにより、ゲートロックレバー２１がロック位置にあるときには、運転者による操作を不可能にすることができる。なお、パイロットポンプ１２から吐出される圧油の圧力は、パイロットカット弁１９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。操作バルブ２０は、切換弁１６の位置を制御するもので、運転者の操作レバー３６の操作に応じて切換弁１６を動作させる。
【００２８】
表示装置２４は、作業機械の運転席内において運転者が見易い位置に設置されており、コントローラ２５と接続されている。表示装置２４には、コントローラ２５から送信されるデータが表示される（詳細は後述）。なお、見やすさを向上する場合には、表示装置２４はカラー液晶画面とすることが好ましい。
【００２９】
再生スイッチ（再生開始入力手段）２２は、作業機械の運転者がコントローラ２５（再生制御部５５（後述））にフィルタ３５の強制再生の開始を指示するためのものであり、作業機械の運転席内に設置されている。再生スイッチ２２はコントローラ２５と接続されている。
【００３０】
負荷制御スイッチ（負荷制御開始入力手段）２３は、作業機械の運転者がコントローラ２５（負荷制御部５３（後述））にエンジン１の負荷制御の開始を指示するためのものであり、作業機械の運転席内に設置されている。負荷制御スイッチ２３はコントローラ２５と接続されている。
【００３１】
図２は本発明の実施の形態である作業機械におけるコントローラ２５の概略図である。
【００３２】
コントローラ２５は、ロック判定部５１と、冷却水温度判定部５２と、負荷制御部５３と、排気温度判定部５４と、再生制御部５５と、再生完了判定部５６と、表示制御部５７と、ＰＭ堆積量推定部５８と、再生開始判定部５９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。
【００３３】
ロック判定部５１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受信しており、ロック装置である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する。
【００３４】
冷却水温度判定部５２は、後述の負荷制御に用いられる各設定温度（Ｔ１，Ｔ２，Ｔｓ）とエンジン１の冷却水温度の大小関係を比較する部分であり、冷却水温センサ７の検出値（冷却水温度）を受信している。ここで用いられる設定温度としては、（１）エンジン負荷上昇の必要の有無の判定に用いられる温度であって、エンジン負荷上昇の開始タイミングを示す負荷上昇開始温度Ｔ１（第１閾値）と、（２）Ｔ１以上に設定された温度であって、強制再生が可能な冷却水温を示す燃焼可能水温Ｔ２（第２閾値）と、（３）エンジン１におけるサーモスタット６の開弁温度Ｔｓがある（Ｔ１≦Ｔ２≦Ｔｓ）。
【００３５】
負荷制御部５３は、エンジン１の始動後に作業機械を静止させた状態でエンジン負荷を制御する部分である。エンジン負荷を上昇させる方法としては、エンジン１の回転数並びに油圧ポンプ１１の傾転角度及び吐出圧のうち少なくとも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５３は、負荷制御スイッチ２３から負荷制御を開始する旨の信号を、レギュレータ１３からその位置情報を、エンジン回転数センサ２６及び圧力センサ３７からそれらの検出値（エンジン回転数及び吐出圧）を受信しており、その一方で、エンジン１、レギュレータ１３及び可変絞り弁１５に制御信号を送信している。このような構成により、負荷制御部５３は、（１）エンジン回転数センサ２６から送信される回転数を監視しながらエンジン１の回転数を目標回転数まで上昇させたり、（２）レギュレータ１３の位置から求められる傾転角度を目標角度まで上昇させたり、（３）圧力センサ３７から送信される圧力が目標圧力まで上昇するように可変絞り弁１５を絞ったりしてエンジン負荷を上昇している。
【００３６】
排気温度判定部５４は、強制再生が可能な排気温度である燃焼可能排気温度Ｔ３（目標温度）とエンジン１の排気温度との大小関係を比較する部分であり、排気温センサ９の検出値（排気温度）を受信している。
【００３７】
再生制御部５５は、エンジン１の始動後に作業機械を静止させた状態でフィルタ３５の強制再生（手動再生及び自動再生）を制御する部分であり、エンジン１に制御信号を送信する。再生制御部５５は、負荷制御部５３によって冷却水温度がＴ２以上に保持されつつ排気温度がＴ３以上に保持さている場合に、フィルタ３５の強制再生を開始する。
【００３８】
再生完了判定部５６は、フィルタ３５の再生が完了したか否かを判定する部分であり、フィルタ差圧センサ１０の検出値（フィルタ３５の前後差圧）を受信している。再生完了判定部５６は、フィルタ差圧センサ１０から送信される差圧がフィルタ３５の再生完了タイミングを示す再生完了圧力Ｐ１に達したときにフィルタ３５の再生が完了したと判定する。フィルタ３５の再生が完了したと判定された時刻は、ＰＭ堆積量推定部５８で再生完了時刻として利用されることがある。なお、上記と代替する方法として、強制再生の開始時刻から再生完了までに必要な時間（再生必要時間）を予め調べておき、フィルタ３５の再生開始時刻からの経過時間が当該再生必要時間に達したことが再生完了判定部５６で確認できたら、フィルタ３５の再生が完了したと判定しても良い。
【００３９】
表示制御部５７は、運転者に負荷制御状況を報知するための表示やフィルタ３５のＰＭ堆積量等を表示装置２４に表示するための部分であり、表示装置２４にこれら表示に関するデータを送信する。
【００４０】
ＰＭ堆積量推定部５８は、フィルタ３５におけるＰＭの堆積量を推定する部分であり、フィルタ差圧センサ１０の検出値を受信している。具体的には、ＰＭ堆積量推定部５８は、（１）フィルタ３５の前後差圧、又は（２）直近の再生完了時刻からのエンジン１の累積稼働時間に基づいてフィルタ３５のＰＭの堆積量を推定する。
【００４１】
再生開始判定部５９は、再生開始の要求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開始判定部５９は、再生スイッチ２２がＯＮになっているときに送信されるＯＮ信号を再生スイッチ２２から受信しており、そのＯＮ信号で再生スイッチ２２がＯＮになっているか否かで再生開始要求の有無を判定している。再生開始判定部５９がＯＮ信号を受信した時刻は再生開始時刻として再生完了判定部５６で利用されることがある。
【００４２】
次に上記のように構成される作業機械における第１の負荷制御フローを説明する。
【００４３】
図３は本実施の形態に係る作業機械における第１の負荷制御フローチャートである。
【００４４】
この図に示すように、コントローラ２５は、まずエンジン１の始動と同時に負荷制御フローを開始し、ロック判定部５１においてゲートロックレバー（ロック装置）２１がロック位置にあるかを判定する（Ｓ１０１）。Ｓ１０１においてゲートロックレバー２１がロック位置にあると判定されたら、冷却水温度判定部５２は、冷却水温センサ７から送信される冷却水温度が負荷上昇開始温度Ｔ１未満であるかを判定する（Ｓ１０２）。なお、上記において、Ｓ１０１でゲートロックレバー２１がロック位置にないとき及びＳ１０２で冷却水温度がＴ１以上であるときは負荷制御フローを終了する。
【００４５】
Ｓ１０２において冷却水温度がＴ１未満であれば、負荷制御部５３はエンジン負荷の上昇を開始する（Ｓ１０３）。Ｓ１０３において負荷上昇を開始したら、負荷制御部５３は冷却水温度がＴ１以上に到達するまで負荷を制御し続ける（Ｓ１０４）。このようにエンジン始動後に作業機械を静止させたまま負荷を上昇させると、ローアイドル時の状態で放置するよりも速く冷却水温度を上昇させることができる。これによりヒータユニット５を速く加熱することができるので、暖房の利き具合や窓ガラス等に付着した霜取りの速度を向上させることができる。
【００４６】
Ｓ１０４において冷却水温度がＴ１以上に到達したら、負荷制御部５３は冷却水温度が燃焼可能水温Ｔ２以上に到達し、かつ、排気温度が燃焼可能排気温度Ｔ３以上に到達するまでさらに負荷を制御する（Ｓ１０５）。そして、冷却水温度判定部５２で冷却水温度がＴ２以上に到達したことが確認でき、かつ排気温度判定部５４で排気温度がＴ３以上に到達したことが確認できたら、負荷制御部５３はその状態が保持されるように負荷を制御する（Ｓ１０６）。その際、負荷制御部５３は、冷却水温センサ７から冷却水温度判定部５２に入力される冷却水温度と、排気温センサ９から排気温度判定部５４に入力される排気温度とを参照しながら負荷の制御を行う。このように負荷制御を行うと、排気中の未燃燃料を燃焼させるために用いる触媒が活性化する状況を、作業機械を静止させながらにして作り出すことができる。
【００４７】
Ｓ１０６において強制再生が可能な環境を整えることができたら、再生制御部５５は排気中に未燃燃料を残存させることで強制再生を開始する（Ｓ１０７）。未燃燃料を残存させる方法としては、例えば、エンジン１における燃料噴射装置（インジェクタ（図示せず））の燃料噴射タイミングを上死点後に変更するポスト噴射がある。すなわち、再生制御部５５は燃料噴射タイミングを制御することで強制再生を行う。このように排気中に未燃燃料を残存させると、その未燃燃料がフィルタ３５上流側に設置された酸化触媒で酸化され、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温度以上の温度（例えば６００℃程度）まで上昇させることができる。これにより捕集された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。
【００４８】
強制再生を開始したら、負荷制御部５３でＳ１０６における負荷制御をしながら、フィルタ３５の差圧が再生完了圧力Ｐ１以下に達するまで強制再生を継続する（Ｓ１０６〜Ｓ１０８）。このときのフィルタ３５の差圧の監視は、フィルタ差圧センサ１０から圧力が送信される再生完了判定部５６で行う。再生完了判定部５６でフィルタ３５の差圧がＰ１以下に到達したことが確認できたら、再生制御部５５はフィルタ３５の再生が完了したと判断して強制再生を停止し（Ｓ１０９）、表示制御部５７は再生が完了した旨を表示装置２４に表示する（Ｓ１１０）。これにより作業機械の運転者はフィルタ３５の再生が完了したことを認知することができる。再生完了の旨を表示したら、コントローラ２５は負荷制御部５５において負荷制御を停止し（Ｓ１１１）て負荷制御フローを終了する。
【００４９】
なお、上記の負荷制御フローでは、エンジン始動直後のみにゲートロックレバー２１の位置判定をしたが（Ｓ１０１）、制御の全過程でゲートロックレバー１２の位置を常に監視しロック位置にない場合には即座に負荷制御を停止してフローを終了するようにしても良い。
【００５０】
上記の第１の負荷制御フローから明らかなように、本実施の形態に係る作業機械は、エンジン１の始動後に作業機械を静止させた状態で、エンジン１の回転数並びに油圧ポンプ１１の傾転角度及び吐出圧のうち少なくとも１つをローアイドル時の状態から大きくすることでエンジン負荷を上昇させる負荷制御部５３と、フィルタ３５の強制再生を制御する再生制御部５５とを備えている。そして、負荷制御部５３は、エンジン１の始動時における冷却水温センサ７の検出値が負荷上昇開始温度Ｔ１未満のときにエンジン負荷の上昇を開始し、その後、燃焼可能水温Ｔ２以上に保持されつつ、排気温センサ９の検出値が燃焼可能排気温度Ｔ３以上に保持されるようにエンジン負荷を制御し、再生制御部５５は、負荷制御部５３によって冷却水温度がＴ２以上に保持されつつ排気温度がＴ３以上に保持されたら、フィルタ３５の再生を開始する。
【００５１】
このようにエンジン始動後に作業機械を静止させたまま負荷を上昇させると、まず、寒冷時にローアイドル時の状態で作業機械を放置した場合よりもヒータユニット５を速く加熱することができるので、暖房の利き具合や窓ガラス等に付着した霜取りの速度を向上させることができる。そして、これに続けて冷却水及び排気がＴ２又はＴ３以上に保持されるように負荷制御すると、当初は他の用途（ヒータユニット５の加熱）で加熱された冷却水及び排気を利用して強制再生が可能な環境を整えることができるので、燃料消費の観点から効率良くフィルタ３５の再生を実施することができる。すなわち、これを逆から換言すれば、強制再生が可能な環境を整えるまでに発生する熱をヒータユニット５の加熱にも利用することができるので、寒冷時のフィルタ再生における燃料利用効率を向上することができる。したがって、上記のように負荷制御すれば、寒冷時のエンジン始動時において、ヒータユニット５の加熱速度の向上と排気処理装置のフィルタ再生が可能なので、寒冷時における燃料利用効率を向上することができる。
【００５２】
また、油圧ショベル等の作業機械では、前述したように自己再生よりも強制再生が果たす役割が重要となっており、一般車両と比較して強制再生に伴う燃料消費が多い。そのため、上記のような負荷制御による燃料利用効率の向上は、一般車両と比較して顕著な効果として表れる。さらに、上記のように作業機械を停止したまま負荷制御すると、作業開始前の強制再生によってフィルタ３５におけるＰＭ堆積量を低減できるので、強制再生を作業中に実施する頻度を減らすことができ、作業効率を向上させることができる。
【００５３】
なお、図３に示した負荷制御フローでは、フィルタ３５の差圧が再生完了圧力Ｐ１に達したときに、再生制御部５５はフィルタ３５の再生を停止し（Ｓ１０９）、負荷制御部５３はエンジン負荷の制御を停止している（Ｓ１１１）。このようにフローを構成すると、フィルタ３５の再生は必ず完了する（すなわち、再生途中で中断することがない）ので、作業中に強制再生を行う必要性がさらに低減される。したがって、さらに作業効率を向上することができる。
【００５４】
ところで、上記のＳ１０２，１０４，１０５等では冷却水温度に基づいて制御を行ったが、冷却水温度の代わりに油圧ポンプ１１の作動油温度に基づいて負荷制御しても良い。作動油温度に基づいて制御する場合には、作動油温センサ３８をタンク１４の出口等に設け（図１参照）、その作動油温センサ３８からコントローラ２５に作動油温度を送信して監視すれば良い。
【００５５】
なお、上記のＳ１０８ではフィルタ３５の差圧に基づいて再生完了の判断を行ったが、再生完了判定部５６において、強制再生の開始時刻から再生必要時間（前述）が経過したことが確認できたら、次の処理に進むように構成しても良い。このように制御すれば、フィルタ３５の差圧に基づいて制御する必要がなくなるので構成を単純化できる。
【００５６】
次に上記のように構成される作業機械における第２の負荷制御フローを説明する。
【００５７】
図４は本実施の形態に係る作業機械における第２の負荷制御フローチャートである。この負荷制御フローは、（１）負荷制御中のときはその旨が表示装置２４に表示される点（Ｓ１２１）、（２）エンジン始動時のＰＭ堆積量が表示装置２４に表示される点（Ｓ１２２，１２３）、（３）運転者の指示があるときのみ強制再生が行われる点（Ｓ１２４，１２５）で先の第１のフローと主に異なる。下記では、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、先のフローとの相違点及びそれによる効果を説明する。
【００５８】
この図に示す負荷制御フローにおいて負荷上昇が開始されたら（Ｓ１０３）、表示制御部５７は負荷制御が行われている旨の負荷制御表示（例えば、「負荷制御実施中です。」）を表示装置２４に表示する（Ｓ１２１）。この表示された負荷制御表示は、負荷制御が停止されるとき（Ｓ１１１）に消去される。このように負荷制御部５３がエンジン負荷を制御している間に負荷制御表示を表示すると、運転者に対してその制御が終了するまでゲートロックレバー２１をロック位置に保持するように促すことができる。
【００５９】
次に、ＰＭ堆積量推定部５８はエンジン始動時におけるフィルタ３５の差圧に基づいてフィルタ３５におけるＰＭの堆積量を推定し（Ｓ１２２）、表示制御部５７はＰＭ堆積量推定部５８で算出されたＰＭ堆積量を表示装置２４に表示する（Ｓ１２３）。このようにＰＭ堆積量を表示装置２４に表示すると、運転者に対してエンジン始動時におけるＰＭ堆積量を報知することができる。
【００６０】
その後、負荷制御部５３で冷却水温度がＴ１以上に到達するまで負荷を制御したら（Ｓ１０４）、表示制御部５７は運転者に強制再生の意思があるか否か確認する旨の表示（再生確認表示（例えば、「強制再生を実行する場合には再生スイッチをＯＮにしてください。」））を表示装置２４に表示する（Ｓ１２４）。再生確認表示が表示されたら、再生開始判定部５９は再生スイッチ２２がＯＮになっているか否かを判定する（Ｓ１２５）。再生スイッチ２２がＯＮになっていれば、コントローラ２５は第１のフローのＳ１０５以降と同じ処理を実行する。一方、再生スイッチ２２がＯＦＦのままであれば制御を終了する。なお、本実施の形態では強制再生を開始する旨を再生スイッチ２２を介して入力したが、表示装置２４をタッチパネルとし、先の再生確認表示時（Ｓ１２４）に強制再生を実行するか否かを表示装置２４上で選択可能にしても良い。
【００６１】
このようにＰＭ堆積量を表示して強制再生の意思確認をすると、再生の必要の有無に関わらず冷却水温度及び排気温度をＴ２又はＴ３まで上昇していた第１のフローと比較して、ＰＭ堆積量が少ないにも関わらず強制再生が行われて燃料利用効率が低下したり、待機時間が長期化して作業効率が低下したりすることを回避できる。
【００６２】
なお、Ｓ１２３で表示したＰＭ堆積量は、再生開始（Ｓ１０５）とともに表示装置２４から消去しても良いが、再生スイッチ２２がＯＮにされた後も表示しておいても良い。さらに、後者の場合には、再生中のフィルタ３５の差圧に基づいてＰＭ堆積量をリアルタイムに算出し、その算出結果を表示装置２４に表示しても良い。このようにＰＭ堆積量をリアルタイムに表示すれば、運転者が再生完了までに要する時間を把握する目安にできる。
【００６３】
また、Ｓ１２２において、エンジン始動時におけるＰＭ堆積量が再生が必要なタイミングを示す閾値を超えていると判断された場合には、Ｓ１２４において運転者に強制再生を促す再生推奨表示（例えば、「フィルタにＰＭが堆積しています。再生スイッチをＯＮにしてください」）を表示しても良い。さらに、ＰＭ堆積量が当該閾値を超えている場合には、Ｓ１２３において再生確認表示や再生推奨表示を表示することなく再生開始表示（例えば、「フィルタにＰＭが堆積しています。強制再生を実行します」）を表示し、Ｓ１２４，１２５を省略して自動的に強制再生を実行しても良い。
【００６４】
次に上記のように構成される作業機械における第３の負荷制御フローを説明する。
【００６５】
図５は本実施の形態に係る作業機械における第３の負荷制御フローチャートである。この負荷制御フローは、（１）エンジン始動時の冷却水温度に関わらず運転者の指示があるときにのみ負荷上昇が開始される点（Ｓ１３１，１３２）、（２）再生完了後においても運転者の指示があるときは負荷制御を継続する点（Ｓ１３３〜１３５）で先の各フローと主に異なる。下記では、先の各フローと同じ処理には同じ符号を付して説明は省略し、先の各フローとの相違点及びそれによる効果を説明する。
【００６６】
この図に示す負荷制御フローにおいてゲートロックレバー２１をロック位置にあることが確認できたら（Ｓ１０１）、表示制御部５７は運転者に負荷上昇の意思があるか否か確認する負荷上昇確認表示（例えば、「短時間で霜取りする場合には負荷制御スイッチをＯＮにしてください。」）を表示装置２４に表示する（Ｓ１３１）。負荷上昇確認表示が表示されたら、負荷上昇部５３は負荷制御スイッチ２３がＯＮになっているか否かを判定する（Ｓ１３２）。負荷制御スイッチ２３がＯＮになっていれば、コントローラ２５は、負荷制御部５３において負荷上昇を開始し（Ｓ１０３）、それ以降の処理を実行する。
【００６７】
このようなフローに基づけば、例えば、寒冷時の朝一番にエンジン１を始動させる場合であって運転席の窓に霜が付着しているときに、負荷制御スイッチ２３を押してヒータユニット５の加熱速度を向上させることで霜取りを確実に実行できる。また、ヒータユニット５の加熱が不要な場合（急がないとき等）には、自動的に負荷制御が実行されることを回避することができる。
【００６８】
なお、上記では、負荷制御スイッチ２３のＯＮ／ＯＦＦと、窓ガラスに付着した霜をとるためのデフロスタースイッチ（図示せず）のＯＮ／ＯＦＦとを連動させても良いし、両者を１つのスイッチとしても良い。また、上記では負荷制御を開始する旨を負荷制御スイッチ２３を介して入力したが、表示装置２４をタッチパネルとし、負荷上昇確認表示時（Ｓ１３１）に負荷上昇を実行するか否かを表示装置２４上で選択可能にしても良い。
【００６９】
ところで、図５の負荷制御フローにおいてフィルタ３５の再生が完了して再生完了表示を表示したら（Ｓ１１０）、表示制御部５７は負荷制御確認表示（例えば、「霜取りを終了する場合には負荷制御スイッチをＯＦＦにしてください。」）を表示装置２４に表示する（Ｓ１３３）。そして、負荷制御部５３は負荷制御スイッチ２３がＯＦＦになっているか否かを判定する（Ｓ１３４）。ここで負荷制御スイッチ２３がＯＦＦになっていることが確認できたら、負荷制御部５３は負荷制御を停止し（Ｓ１１１）、負荷制御フローを終了する。一方、Ｓ１３４において負荷制御スイッチ２３がＯＮのままであれば、負荷制御部５３は、冷却水温度がサーモスタット６の開弁温度Ｔｓ未満に保持されるように負荷制御を継続する（Ｓ１３５）。例えば、強制再生中に冷却水温度がＴｓ以上に保持されている場合には、エンジン回転数並びに油圧ポンプ１１の傾転角度及び吐出圧のうち少なくともいずれか１つを小さくすることで冷却水温度を低下させる。
【００７０】
このように再生完了後も負荷制御を継続すれば、サーモスタット６が開いてラジエータ２によって冷却水温度が低下することが防止されるので、安定して高い温度を維持することができる。これにより、例えば、外気温等が原因で再生完了後も霜が残存している場合に短時間で霜取りを実行できる。
【００７１】
なお、上記では寒冷時のヒータユニット５の加熱の目的として霜取り時間の短縮を例に挙げて説明したが、この他にも、暖房の利き具合の向上やこれらの両立を目的とする表示を表示装置２４に適宜表示して運転者を誘導しても良い。
【符号の説明】
【００７２】
１    エンジン
５    ヒータユニット
６    サーモスタット
７    冷却水温センサ
８    排ガス処理装置
９    排気温センサ
１０  フィルタ差圧センサ
１１  油圧ポンプ
１３  レギュレータ
１４  作動油タンク
１５  可変絞り弁
１６  切り替え弁
１７  油圧アクチュエータ（油圧モータ）
２１  ゲートロックレバー
２２  再生スイッチ
２３  負荷制御スイッチ
２４  表示装置
２５  コントローラ
２６  エンジン回転数センサ
３５  フィルタ（ＤＰＦ）
５１  ロック判定部
５２  冷却水温度判定部
５３  負荷制御部
５４  排気温度判定部
５５  再生制御部
５６  再生完了判定部
５７  表示制御部
５８  ＰＭ堆積量推定部
５９  再生開始判定部
Ｔ１  負荷上昇開始温度
Ｔ２  燃焼可能水温
Ｔ３  燃焼可能排気温度
Ｔｓ  開弁温度
Ｐ１  再生完了圧力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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