(57)【要約】【課題】ハイブリッド式エンジン装置に排気ガス浄化装置１５０を設けた場合に、排気ガス浄化装置１５０の再生を簡単な構成で効率よく実行できるようにする。【解決手段】本願発明のハイブリッド式エンジン装置は、発電機及び電動機として機能する発電電動機６４と、油圧アクチュエータ９，１６，２０，２３，２６，２７，２９に対する油圧ポンプ４８，５１及び前記発電電動機６４を駆動させるエンジン７と、前記エンジン７の駆動による前記発電電動機６４の発電機作用にて充電する蓄電手段６６とを備える。前記蓄電手段６６の電力による前記発電電動機６４の電動機作用にて前記エンジン７をアシスト可能に構成する。前記エンジン７からの排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置１５０を備える。前記発電電動機６４の発電機作用に基づく負荷にてエンジン７負荷を増大させて、前記排気ガス浄化装置１５０を再生させるように構成する。【選択図】図４
2011127534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機及び電動機として機能する発電電動機と、油圧アクチュエータに対する油圧ポンプ及び前記発電電動機を駆動させるエンジンと、前記エンジンの駆動による前記発電電動機の発電機作用にて充電する蓄電手段とを備えており、前記蓄電手段の電力による前記発電電動機の電動機作用にて前記エンジンをアシスト可能に構成されているハイブリッド式エンジン装置であって、
前記エンジンからの排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置を備えており、前記発電電動機の発電機作用に基づく負荷にてエンジン負荷を増大させて、前記排気ガス浄化装置を再生させるように構成されている、
ハイブリッド式エンジン装置。
【請求項２】
前記油圧アクチュエータの駆動負荷を検出する駆動負荷検出手段を備えており、前記駆動負荷検出手段の検出結果が予め設定された基準値以下の場合に、前記発電電動機を発電機として駆動させるように構成されている、
請求項１に記載したハイブリッド式エンジン装置。
【請求項３】
前記排気ガス浄化装置の詰まり状態を前記エンジンの駆動履歴から推定する詰まり推定手段を備えており、前記詰まり推定手段の推定結果が予め設定された所定値以上の場合に、前記発電電動機を発電機として駆動させるように構成されている、
請求項１に記載したハイブリッド式エンジン装置。
【請求項４】
前記排気ガス浄化装置の詰まり状態を前記排気ガス浄化装置内の圧力差から推定する詰まり推定手段を備えており、前記詰まり推定手段の推定結果が予め設定された所定値以上の場合に、前記発電電動機を発電機として駆動させるように構成されている、
請求項１に記載したハイブリッド式エンジン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、エンジンの動力と電動機の動力を併用して駆動の効率化を図ったハイブリッド式エンジン装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンの動力と電動機の動力を併用して駆動の効率化を図ったハイブリッド式エンジン装置の技術が知られており、ハイブリッド式エンジン装置を搭載した作業機械（油圧ショベルやホイルローダ等）もある。この種の作業機械に搭載されるハイブリッド式エンジン装置には、いわゆるパラレル型の駆動形態を採用したものがある（特許文献１参照）。パラレル型の駆動形態では、発電機及び電動機として機能する発電電動機と、油圧アクチュエータを駆動させる油圧ポンプとを、エンジンに動力伝達可能に連結している。油圧ポンプは、エンジン及び発電電動機のうち少なくとも一方の動力にて駆動する。エンジンだけで負荷を賄い切れない高負荷時は、発電電動機を電動機として駆動させて、動力の不足分を補填する（エンジンをアシストする）ことも行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１２２７４号公報
【特許文献２】特開２００５−２８２５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで昨今は、エンジンに関する高次の排ガス規制が適用されるのに伴い、排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置を作業機械等に搭載することが要望されつつある。排気ガス浄化装置としては、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）がある（特許文献２参照）。この場合、ＤＰＦにて捕集された粒子状物質（以下、ＰＭという）が所定量を超えると、ＤＰＦ内の流通抵抗が増大してエンジン出力の低下をもたらすため、エンジンの排気ガス温度を高温にしてＤＰＦに堆積したＰＭを除去し、ＤＰＦのＰＭ捕集能力を回復させる（ＤＰＦを再生させる）必要がある。
【０００５】
この点について従来は、エンジンに吸気絞り装置や排気絞り装置を設け、これら絞り装置の作動にて吸気量を少なくしたり排気圧を高めたりすることにより、エンジンの排気ガス温度を高温にしている。しかし、従来の構成では、排気ガス昇温のために吸気絞り装置や排気絞り装置を必要とするため、部品点数が嵩んでコスト上昇の一因になるという問題があった。また、エンジンに吸気絞り装置や排気絞り装置を設けるとエンジンの大型化を招来するので、作業機械へのエンジン搭載性の低下も懸念されるのであった。
【０００６】
そこで、本願発明は、ハイブリッド式エンジン装置に排気ガス浄化装置を設けた場合に、排気ガス浄化装置の再生を簡単な構成で効率よく実行できるようにすることを技術的課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、発電機及び電動機として機能する発電電動機と、油圧アクチュエータに対する油圧ポンプ及び前記発電電動機を駆動させるエンジンと、前記エンジンの駆動による前記発電電動機の発電機作用にて充電する蓄電手段とを備えており、前記蓄電手段の電力による前記発電電動機の電動機作用にて前記エンジンをアシスト可能に構成されているハイブリッド式エンジン装置であって、前記エンジンからの排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置を備えており、前記発電電動機の発電機作用に基づく負荷にてエンジン負荷を増大させて、前記排気ガス浄化装置を再生させるように構成されているというものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載したハイブリッド式エンジン装置において、前記油圧アクチュエータの駆動負荷を検出する駆動負荷検出手段を備えており、前記駆動負荷検出手段の検出結果が予め設定された基準値以下の場合に、前記発電電動機を発電機として駆動させるように構成されているというものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１に記載したハイブリッド式エンジン装置において、前記排気ガス浄化装置の詰まり状態を前記エンジンの駆動履歴から推定する詰まり推定手段を備えており、前記詰まり推定手段の推定結果が予め設定された所定値以上の場合に、前記発電電動機を発電機として駆動させるように構成されているというものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１に記載したハイブリッド式エンジン装置において、前記排気ガス浄化装置の詰まり状態を前記排気ガス浄化装置内の圧力差から推定する詰まり推定手段を備えており、前記詰まり推定手段の推定結果が予め設定された所定値以上の場合に、前記発電電動機を発電機として駆動させるように構成されているというものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によると、発電機及び電動機として機能する発電電動機と、油圧アクチュエータに対する油圧ポンプ及び前記発電電動機を駆動させるエンジンと、前記エンジンの駆動による前記発電電動機の発電機作用にて充電する蓄電手段とを備えており、前記蓄電手段の電力による前記発電電動機の電動機作用にて前記エンジンをアシスト可能に構成されているハイブリッド式エンジン装置であって、前記エンジンからの排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置を備えており、前記発電電動機の発電機作用に基づく負荷にてエンジン負荷を増大させて、前記排気ガス浄化装置を再生させるように構成されているから、排気ガス昇温のために、従来のような吸気絞り装置や排気絞り装置を設ける必要がなく、前記エンジン関連の部品点数を少なくできる。従って、製造コストの抑制に寄与する。また、従来のような吸気絞り装置や排気絞り装置が不要であるから、前記エンジンの小型化が可能になり、作業機械へのエンジン搭載性も向上する。しかも、前記排気ガス浄化装置再生のためのエンジン負荷を電気エネルギーに変換するので、前記排気ガス浄化装置再生を実行するものでありながら、エネルギー損失を低減してエンジン出力を効率よく利用できると共に、前記発電電動機を有効利用できる。
【００１２】
請求項２の発明によると、請求項１に記載したハイブリッド式エンジン装置において、前記油圧アクチュエータの駆動負荷を検出する駆動負荷検出手段を備えており、前記駆動負荷検出手段の検出結果が予め設定された基準値以下の場合に、前記発電電動機を発電機として駆動させるように構成されているから、エンジン負荷を直接計測しなくても、前記駆動負荷検出手段の検出結果から間接的に把握でき、エンジン負荷を直接計測する場合に比べて製造コストを抑制できる（安価で済む）。また、粒子状物質（ＰＭ）が堆積する条件下で前記エンジンの排気ガス温度を強制的に上昇させるから、前記排気ガス浄化装置内のＰＭ堆積量を低減でき、前記排気ガス浄化装置の詰まりを生じ難くできる。
【００１３】
請求項３の発明によると、請求項１に記載したハイブリッド式エンジン装置において、前記排気ガス浄化装置の詰まり状態を前記エンジンの駆動履歴から推定する詰まり推定手段を備えており、前記詰まり推定手段の推定結果が予め設定された所定値以上の場合に、前記発電電動機を発電機として駆動させるように構成されているから、前記エンジンの駆動履歴を目安にするという簡単な制御で、前記排気ガス浄化装置のＰＭ捕集能力を回復できるという効果を奏する。
【００１４】
請求項４の発明によると、請求項１に記載したハイブリッド式エンジン装置において、前記排気ガス浄化装置の詰まり状態を前記排気ガス浄化装置内の圧力差から推定する詰まり推定手段を備えており、前記詰まり推定手段の推定結果が予め設定された所定値以上の場合に、前記発電電動機を発電機として駆動させるように構成されているから、前記エンジンの駆動状態（回転速度や負荷の状態）に拘らず、排気ガス温度を再生可能温度以上に上昇させてＰＭを酸化除去でき、前記排気ガス浄化装置のＰＭ捕集能力を強制的に回復できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】バックホウの側面図である。
【図２】バックホウの油圧回路図である。
【図３】エンジンの燃料系統説明図である。
【図４】エンジン及び排気ガス浄化装置の関係を示す機能ブロック図である。
【図５】ＤＰＦ再生制御のフローチャートである。
【図６】（ａ）はエンジン単独で第１及び第２油圧ポンプの駆動負荷を賄うと仮定した場合における負荷変動の説明図、（ｂ）は実施形態における負荷平準化の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本願発明を具体化した実施形態を、作業機械としてのバックホウに搭載されるハイブリッド式エンジン装置に適用した場合の図面に基づいて説明する。
【００１７】
（１）．バックホウの概要
図１を参照しながら、バックホウ１の概要について説明する。作業機械の一例であるバックホウ１は、左右一対の走行クローラ３（図１では左側のみ示す）を有するクローラ式の走行装置２と、走行装置２上に設けられた旋回台４（機体）とを備えている。旋回台４は、旋回モータ９（図２参照）にて、３６０°の全方位にわたって水平旋回可能に構成されている。走行装置２の前部には、昇降回動可能に装着された排土板５と、排土板５を昇降回動させる排土板シリンダ２６（図２参照）とを備えている。
【００１８】
旋回台４には、操縦部としてのキャビン６、エンジン７、発電電動機６４（図２参照）等が搭載されている。旋回台４の前部には、掘削作業のためのブーム１１、アーム１２及びバケット１３を有する作業部１０が設けられている。図示は省略するが、キャビン６の内部には、オペレータが着座する操縦座席、エンジン７の出力回転数を設定保持するスロットルレバー、旋回操作レバー、アーム操作レバー、バケット操作スイッチ及びブーム操作レバー等が配置されている。
【００１９】
作業部１０の構成要素であるブーム１１は、先端側を前向きに突き出して側面視く字状に屈曲した形状に形成されている。ブーム１１の基端部は、旋回台４の前部に取り付けられたブームブラケット１４に、横向きのブーム軸１５を回動中心として首振り回動可能に枢着されている。ブーム１１の内面（前面）側には、これを上下に首振り回動させるための片ロッド複動形のブームシリンダ１６が配置されている。ブームシリンダ１６のシリンダ側端部は、ブームブラケット１４の前端部に回動可能に枢支されている。ブームシリンダ１６のロッド側端部は、ブーム１１における屈曲部の前面側（凹み側）に固定された前ブラケット１７に回動可能に枢支されている。
【００２０】
ブーム１１の先端部には、長手角筒状のアーム１２の基端部が、横向きのアーム軸１９を回動中心として首振り回動可能に枢着されている。ブーム１１の上面前部側には、アーム１２を首振り回動させるための片ロッド複動形のアームシリンダ２０が配置されている。アームシリンダ２０のシリンダ側端部は、ブーム１１における屈曲部の背面側（突出側）に固定された後ブラケット１８に回動可能に枢支されている。アームシリンダ２０のロッド側端部は、アーム１２の基端側外面（前面）に固着されたアームブラケット２１に回動可能に枢支されている。
【００２１】
アーム１２の先端部には、掘削用アタッチメントとしてのバケット１３が、横向きのバケット軸２２を中心にして掬い込み回動可能に枢着されている。アーム１２の外面（前面）側には、バケット１３を掬い込み回動させるための片ロッド複動形のバケットシリンダ２３が配置されている。バケットシリンダ２３のシリンダ側端部は、アームブラケット２１に回動可能に枢支されている。バケットシリンダ２３のロッド側端部は、連結リンク２４及び中継ロッド２５を介してバケット１３に回動可能に枢支されている。
【００２２】
旋回台４とブームブラケット１４との間には、作業部１０を左右回動させるためのスイングシリンダ２７（図２参照）が設けられている。各走行クローラ３を周回駆動させる駆動スプロケット２８には、それぞれ走行油圧モータ２９が連動連結されている。このため、左右の走行クローラ３は、それぞれ独立して前進回転及び後進回転可能になっている。すなわち、一方の走行油圧モータ２９の回転速度を他方の走行油圧モータ２９の回転速度より速めることによって、バックホウ１は左又は右に旋回し、両走行油圧モータ２９を互いに逆向きに同じ回転速度で駆動させることによって、バックホウ１は信地旋回（スピンターン）することになる。
【００２３】
（２）．バックホウの油圧回路構造
図２を参照しながら、バックホウ１の油圧回路構造について説明する。図２に示すバックホウ１の油圧回路４０においては、油圧アクチュエータを構成する排土板シリンダ２６、バケットシリンダ２３、アームシリンダ２０、旋回モータ９、両走行油圧モータ２９、並びにスイングシリンダ２７が、各々ロードセンシングバルブからなる動作切換弁４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７を介して、可変容量形の第１油圧ポンプ４８に接続されている。第１油圧ポンプ４８の斜板４８ａに連結された第１調整シリンダ４９の伸縮動作にて、斜板４８ａの傾斜角度を変更することにより、第１油圧ポンプ４８からの作動油の吐出量を変更するように構成されている。第１調整シリンダ４９は、第１油圧ポンプ４８の吐出圧を検知して各油圧アクチュエータ９，２０，２３，２６，２７，２９に必要な作動油量に応じて伸縮作動するように構成されている。このため、各油圧アクチュエータ９，２０，２３，２６，２７，２９には必要な作動油量が適宜供給される。
【００２４】
また、同じく油圧アクチュエータの一例であるブームシリンダ１６は、切換弁機構５０を介して、可変容量形の第２油圧ポンプ５１に接続されている。第２油圧ポンプ５１の斜板５１ａに連結された第２調整シリンダ５２の伸縮動作にて、斜板５１ａの傾斜角度を変更することにより、第２油圧ポンプ５１からの作動油の吐出量を変更するように構成されている。第２調整シリンダ５２は、切換弁機構５０の一次側及び二次側の圧力を検知して、ブームシリンダ１６に掛かる駆動負荷の大小に拘らず、第２油圧ポンプ５１から略一定の作動油量をブームシリンダ１６に供給保持するように伸縮作動する構成になっている。
【００２５】
第２油圧ポンプ５１の吐出側とブームシリンダ１６のロッド室側との間は、ロッド側配管５３にて連通接続されている。ブームシリンダ１６のボトム室側と、第２油圧ポンプ５１の吸入側との間は、ボトム側配管５４にて連通接続されている。すなわち、ブームシリンダ１６と第２油圧ポンプ５１とは、ロッド側配管５３及びボトム側配管５４にて閉ループ状に接続されている。ロッド側配管５３とボトム側配管５４との間には切換弁機構５０を介在させている。かかる構成によって、ブームシリンダ１６を縮小させた場合に、作動油の戻りを第１油圧ポンプ４８の吸入側に直接導入してブーム運動エネルギーの回生を行い、エネルギー損失をできるだけ小さいものにしている。
【００２６】
ロッド側配管５３及びボトム側配管５４において、ブームシリンダ１６と切換弁機構５０との間は、余剰油排出弁５５を介して作動油タンク５６に接続されている。余剰油排出弁５５は、方向切換弁５０は、ブームシリンダ１６における両油室の受圧面積差等に起因して、一方の油室から流出する作動油量が他方の油室に流入する作動油量より多い場合の余剰分を排出するためのものである。また、ブームシリンダ１６を伸長させる場合は、吸入すべき作動油量が不足するときがあるので、ボトム側配管５４のうち第２油圧ポンプ５１と切換弁機構５０との間に、チェック弁５７を介して作動油タンク５６を連通接続させ、第２油圧ポンプ５１の自吸力にて不足分の作動油を補給可能にしている。
【００２７】
エンジン７から突出した出力軸３１にはフライホイール３２を直結させており、フライホイール３２には動力継断用の主クラッチ３３を介して主動軸６０が連結されている。主動軸６０には、遊星ギヤ機構８１からなる動力配分機構６１を介して、主動軸６０と直列状に延びるポンプ軸６２が動力伝達可能に連結されている。ポンプ軸６２は第１及び第２油圧ポンプ４８，５１の両方を貫通している。第１及び第２油圧ポンプ４８，５１はポンプ軸６２の回転にて駆動するように構成されている。すなわち、第１及び第２油圧ポンプ４８，５１を駆動させる回転軸（ポンプ軸６２）は共通する１本の軸からなっている。動力配分機構６１には、これに対する動力伝達方向を切り換えるための切換クラッチ機構６３を介して、発電機及び電動機として機能する発電電動機６４が動力伝達可能に連結されている。発電電動機６４は、インバータ６５を介して、蓄電手段としてのバッテリ６６に電気的に接続されている。つまり、実施形態のバックホウ１は、発電機及び電動機として機能する発電電動機６４と、油圧アクチュエータ９，１６，２０，２３，２６，２７，２９を駆動させる油圧ポンプ４８，５１とを、エンジン７に動力伝達可能に連結したハイブリッド式エンジン装置を備えている。
【００２８】
（３）．エンジン及びその周辺の構造
図２〜図４を参照しながら、エンジン７及びその周辺の構造を説明する。エンジン７は４気筒型のディーゼルエンジンであり、上面にシリンダヘッド７２が締結されたシリンダブロック７５を備えている。シリンダヘッド７２の一側面には吸気マニホールド７３が接続されており、他側面には排気マニホールド７１が接続されている。シリンダブロック７５の側面には前述したフライホイール３２が設けられている。シリンダブロック７５の側面のうち吸気マニホールド７３の下方には、エンジン７の各気筒に燃料を供給するコモンレールシステム１１７が設けられている。吸気マニホールド７３の吸気上流側に接続された吸気管７６にはエアクリーナ（図示省略）が接続されている。
【００２９】
図３に示すように、エンジン７における４気筒分の各インジェクタ１１５に、コモンレールシステム１１７及び燃料供給ポンプ１１６を介して、燃料タンク１１８が接続される。各インジェクタ１１５は電磁開閉制御型の燃料噴射バルブ１１９を備えている。コモンレールシステム１１７は円筒状のコモンレール１２０を備えている。燃料供給ポンプ１１６の吸入側には、燃料フィルタ１２１及び低圧管１２２を介して燃料タンク１１８が接続されている。燃料タンク１１８内の燃料が燃料フィルタ１２１及び低圧管１２２を介して燃料供給ポンプ１１６に吸い込まれる。実施形態の燃料供給ポンプ１１６は吸気マニホールド７３の近傍に配置されている。一方、燃料供給ポンプ１１６の吐出側には、高圧管１２３を介してコモンレール１２０が接続されている。また、コモンレール１２０には、４本の燃料噴射管１２６を介して４気筒分の各インジェクタ１１５がそれぞれ接続されている。
【００３０】
上記の構成において、燃料タンク１１８の燃料は燃料供給ポンプ１１６によってコモンレール１２０に圧送され、高圧の燃料がコモンレール１２０に蓄えられる。各燃料噴射バルブ１１９がそれぞれ開閉制御されることによって、コモンレール１２０内の高圧の燃料が各インジェクタ１１５からエンジン７の各気筒に噴射される。すなわち、各燃料噴射バルブ１１９を電子制御することによって、各インジェクタ１１５から供給される燃料の噴射圧力、噴射時期、噴射期間（噴射量）が高精度にコントロールされる。従って、エンジン７の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減できると共に、エンジン７の騒音振動を低減できる。
【００３１】
なお、図３に示すように、燃料タンク１１８には、燃料戻り管１２９を介して燃料供給ポンプ１１６が接続されている。円筒状のコモンレール１２０の長手方向の端部に、コモンレール１２０内の燃料の圧力を制限する戻り管コネクタ１３０を介して、コモンレール戻り管１３１が接続されている。すなわち、燃料供給ポンプ１１６の余剰燃料とコモンレール１２０の余剰燃料とが、燃料戻り管１２９及びコモンレール戻り管１３１を介して、燃料タンク１１８に回収されることになる。
【００３２】
排気マニホールド７１の排気下流側に接続された排気管７７には、排気ガス浄化装置としてのディーゼルパティキュレートフィルタ１５０（以下、ＤＰＦという）が接続されている。各気筒から排気マニホールド７１に排出された排気ガスは、排気管７７及びＤＰＦ１５０を経由して浄化処理をされてから外部に放出される。
【００３３】
ＤＰＦ１５０は、排気ガス中の粒子状物質（以下、ＰＭという）等を捕集するためのものである。実施形態のＤＰＦ１５０は、耐熱金属材料製のケーシング１５１内にある略筒型のフィルタケース１５２に、例えば白金等のディーゼル酸化触媒１５３とスートフィルタ１５４とを直列に並べて収容してなるものである。実施形態では、フィルタケース１５２内のうち排気上流側にディーゼル酸化触媒１５３が配置され、排気下流側にスートフィルタ１５４が配置されている。スートフィルタ１５４は、多孔質な（ろ過可能な）隔壁にて区画された多数のセルを有するハニカム構造になっている。
【００３４】
ケーシング１５１の一側部には、排気管７７の排気下流側に連通する排気導入口１５５が設けられている。ケーシング１５１の一端部は第１底板１５６にて塞がれ、フィルタケース１５２のうち第１底板１５６に臨む一端部は第２底板１５７にて塞がれている。ケーシング１５１とフィルタケース１５２との間の環状隙間、並びに両底板１５６，１５７間の隙間には、ガラスウールのような断熱材１５８がディーゼル酸化触媒１５３及びスートフィルタ１５４の周囲を囲うように充填されている。ケーシング１５１の他側部は２枚の蓋板１５９，１６０にて塞がれていて、これら両蓋板１５９，１６０を略筒型の排気排出口１６１が貫通している。また、両蓋板１５９，１６０の間は、フィルタケース１５２内に複数の連通管１６２を介して連通する共鳴室１６３になっている。
【００３５】
ケーシング１５１の一側部に形成された排気導入口１５５には排気ガス導入管１６５が挿入されている。排気ガス導入管１６５の先端は、ケーシング１５１を横断して排気導入口１５５と反対側の側面に突出している。排気ガス導入管１６５の外周面には、フィルタケース１５２に向けて開口する複数の連通穴１６６が形成されている。排気ガス導入管１６５のうち排気導入口１５５と反対側の側面に突出する部分は、これに着脱可能に螺着された蓋体１６７にて塞がれている。
【００３６】
ＤＰＦ１５０には、詰まり推定手段の一例として、スートフィルタ５４の詰まり状態を推定する差圧センサ１６８が設けられている。実施形態の差圧センサ１６８は、ＤＰＦ１５０内におけるスートフィルタ１５４を挟んだ上流側及び下流側間の圧力差を検出するものである。差圧センサ１６８にて検出された圧力差ΔＰが予め設定された所定値ΔＰ１以上の場合に、発電電動機６４の発電機作用による負荷にてエンジン７負荷を増大させることによって、スートフィルタ１５４の再生制御が実行される。実施形態では、排気ガス導入管１６５の蓋体１６７に、差圧センサ１６８を構成する上流側排気圧センサ１６８ａが装着され、スートフィルタ１５４と共鳴室１６３との間に、下流側排気圧センサ１６８ｂが装着されている。
【００３７】
圧力差ΔＰが所定値ΔＰ１以上の場合とは、エンジン７出力に支障を来たすほどスートフィルタ１５４にＰＭが堆積している状態を意味している。従って、上記の記載並びに図４から明らかなように、前記排気ガス浄化装置１５０の詰まり状態を前記排気ガス浄化装置１５０内の圧力差ΔＰから推定する詰まり推定手段１６８を備えており、前記詰まり推定手段１６８の推定結果ΔＰが予め設定された所定値ΔＰ１以上の場合に、前記発電電動機６４を発電機として駆動させるように構成することによって、前記エンジン７の駆動状態（回転速度や負荷の状態）に拘らず、排気ガス温度を再生可能温度以上に上昇させてＰＭを酸化除去でき、前記排気ガス浄化装置１５０（スートフィルタ１５４）のＰＭ捕集能力を強制的に回復できる。
【００３８】
なお、スートフィルタ１５４の詰まり状態を推定するのは、差圧センサ１６８に限らず、ＤＰＦ１５０内におけるスートフィルタ１５４上流側の圧力を検出する排気圧センサであってもよい。排気圧センサを採用した場合は、スートフィルタ１５４にスート（すす）が堆積していないとき（新品時）のスートフィルタ１５４上流側の圧力（基準圧力）と、排気圧センサにて検出された現在の圧力とを比較することによって、スートフィルタ１５４の詰まり状態を推定することになる。
【００３９】
上記の構成において、エンジン７からの排気ガスは、排気導入口１５５を介して排気ガス導入管１６５に入り、排気ガス導入管１６５に形成された各連通穴１６６からフィルタケース１５２内に噴出し、フィルタケース１５２内の広い領域に分散したのち、ディーゼル酸化触媒１５３からスートフィルタ１５４の順に通過して浄化処理される。排気ガス中のＰＭは、この段階でスートフィルタ１５４における各セル間の多孔質な仕切り壁を通り抜けできずに捕集される。その後、ディーゼル酸化触媒１５３及びスートフィルタ１５４を通過した排気ガスが排気排出口１６１から放出される。
【００４０】
排気ガスがディーゼル酸化触媒１５３及びスートフィルタ１５４を通過するに際して、排気ガス温度が再生可能温度（例えば約３００℃）を超えていれば、ディーゼル酸化触媒１５３の作用にて、排気ガス中のＮＯ（一酸化窒素）が不安定なＮＯ２（二酸化窒素）に酸化する。そして、ＮＯ２がＮＯに戻る際に放出するＯ（酸素）にて、スートフィルタ１５４に堆積したＰＭが酸化除去されることにより、スートフィルタ１５４のＰＭ捕集能力が回復する（スートフィルタ１５４が再生する）ことになる。
【００４１】
図３に示す如く、エンジン７における各気筒の燃料噴射バルブ１１９を作動させるＥＣＵ１０１を備えている。詳細は図示しないが、ＥＣＵ１０１は、各種演算処理や制御を実行するＣＰＵの他、制御プログラムやデータを記憶させるＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、制御プログラムやデータを一時的に記憶させるＲＡＭ、入出力インターフェイス等を備えており、エンジン７又はその近傍に配置されている。
【００４２】
ＥＣＵ１０１の入力側には、少なくともコモンレール１２０内の燃料圧力を検出するレール圧センサ１０２と、燃料供給ポンプ１１６を回転又は停止させる電磁クラッチ１０３と、エンジン７の回転速度（主動軸６０のカムシャフト位置）を検出するエンジン回転速度センサ１０４と、インジェクタ１１５の燃料噴射回数（１行程の燃料噴射期間中の燃料噴射回数）を検出及び設定する噴射設定器１０５と、スロットルレバー又はアクセルペダルといったアクセル操作具（図示省略）の操作位置を検出するスロットル位置センサ１０６と、吸気マニホールド７３の吸気温度を検出する吸気温度センサ１０８と、エンジン７の冷却水温度を検出する冷却水温度センサ１０９と、差圧センサ１６８（上流側排気圧センサ１６８ａ及び下流側排気圧センサ１６８ｂ）とが接続されている。ＥＣＵ１０１の入力側には、各油圧アクチュエータ９，１６，２０，２３，２６，２７，２９の駆動負荷を検出する駆動負荷検出手段としての圧力スイッチ１６９も接続されている。なお、この場合の駆動負荷は、各油圧アクチュエータ９，１６，２０，２３，２６，２７，２９に作動油を供給する第１及び第２油圧ポンプ４８，５１の負荷としている。
【００４３】
ＥＣＵ１０１の出力側には、少なくとも４気筒分の各燃料噴射バルブ１１９の電磁ソレノイドがそれぞれ接続されている。すなわち、ＥＣＵ１０１からの指令に基づき、コモンレール１２０に蓄えた高圧燃料が燃料噴射圧力、噴射時期及び噴射期間等を制御しながら、１行程中に複数回に分けて燃料噴射バルブ１１９から噴射されることによって、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑えると共に、スートや二酸化炭素等の発生も低減した完全燃焼を実行し、燃費を向上させるように構成されている。ＥＣＵ１０１の出力側には、インバータ６５、切換クラッチ機構６３のクラッチシリンダ６７（図４参照）に作動油を供給するための切換クラッチ電磁弁１１０、及びインバータ６５も接続されている。
【００４４】
ＥＣＵ１０１は、詰まり推定手段の一例として、エンジン７の駆動履歴（累積運転時間といってもよい）を随時計測するように構成されている。エンジン７の駆動履歴が予め設定された所定値（例えば１００時間程度）を経過した場合に、発電電動機６４を発電機として駆動させてエンジン負荷を増大させることにより、スートフィルタ１５４の再生制御が実行される。前記所定値は例えばＥＣＵ１０１に設けられた記憶手段（フラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ）に予め記憶させている。
【００４５】
上記の記載並びに図４から明らかなように、前記排気ガス浄化装置１５０の詰まり状態を前記エンジン７の駆動履歴から推定する詰まり推定手段１０１を備えており、前記詰まり推定手段１０１の推定結果が予め設定された所定値以上の場合に、前記発電電動機６４を発電機として駆動させるように構成されているから、前記エンジン７の駆動履歴を目安にするという簡単な制御で、前記排気ガス浄化装置１５０（スートフィルタ１５４）のＰＭ捕集能力を回復できる。
【００４６】
ＥＣＵ１０１は基本的に、エンジン回転速度センサ１０４にて検出される回転速度とスロットル位置センサ１０６にて検出されるスロットル位置とからトルク（負荷）を求め、トルクとＥＣＵ１０１に記憶された出力特性マップとを用いて目標燃料噴射量を演算し、当該演算結果に基づきコモンレールシステム１１７を作動させるという燃料噴射制御を実行する。
【００４７】
（４）．動力配分機構及び切換クラッチ機構の詳細構造
図４を参照しながら、動力配分機構６１及び切換クラッチ機構６３の詳細構造について説明する。動力配分機構６１は、主動軸６０とポンプ軸６２とをつなぐ遊星ギヤ機構８１、並びに主動軸６０のうち遊星ギヤ機構８１より上流側に固着されたカウンタ発電ギヤ８２を備えている。遊星ギヤ機構８１は、主動軸６０の先端側に固着されたサンギヤ８３と、サンギヤ８３に噛み合う複数の遊星ギヤ８４と、遊星ギヤ８４群に噛み合うリングギヤ８５と、遊星ギヤ８４群を同一円周上に回転可能に配置するキャリヤ８６とを備えている。リングギヤ８５は、その内周面の内歯を複数の遊星ギヤ８４に噛み合わせた状態で主動軸６０に同心状に配置され、且つ、キャリヤ８６の外側面から突出したポンプ軸６２に回転可能に被嵌されている。
【００４８】
一方、発電電動機６４から突出した入出力軸８７は、主動軸６０及びポンプ軸６２と平行状に延びていて、当該入出力軸８７に切換クラッチ機構６３が関連付けて設けられている。すなわち、入出力軸８７には、カウンタ発電ギヤ８２に噛み合う強制発電ギヤ８８と、リングギヤ８５の外周面に形成された外歯に噛み合う中継ギヤ８９とが回転可能に軸支されている。また、入出力軸８７には、クラッチシリンダ６７にて継断動作可能な強制発電クラッチ９０及び中継クラッチ９１も設けられている。クラッチシリンダ６７のロッド側には、シフトアーム９２を介してクラッチシフタ９３が連結されている。クラッチシリンダ６７の駆動に基づくクラッチシフタ９３の動作にて強制発電クラッチ９０又は中継クラッチ９１を動力接続状態にすることによって、入出力軸８７に強制発電ギヤ８８又は中継ギヤ８９が一体回転するように連結される。
【００４９】
強制発電クラッチ９０を動力接続状態にした場合は、主動軸６０の回転動力が、カウンタ発電ギヤ８２及び強制発電ギヤ８８を介して入出力軸８７に分岐して伝達され、かかる入出力軸８７の回転動力によって発電電動機６４が発電機として機能し、インバータ６５経由でバッテリ６６が充電される。遊星ギヤ機構８１ひいてはポンプ軸６２には、主動軸６０の回転動力（エンジン７の駆動力）が伝達される。この場合、エンジン７には、第１及び第２油圧ポンプ４８，５１を駆動させる負荷と、発電電動機６４の駆動にてバッテリ６６を充電する負荷とがかかることになる。
【００５０】
中継クラッチ９１を動力接続状態にした場合は通常、エンジン７の駆動による主動軸６０の回転動力が遊星ギヤ機構８１を介してポンプ軸６２に伝達される。ここで、第１及び第２油圧ポンプ４８，５１の駆動負荷に対して主動軸６０の回転動力（エンジン７負荷）が大きく、余分なエンジン７負荷が存在する場合は、かかる余分な回転動力がサンギヤ８３及び遊星ギヤ８４群を介してリングギヤ８５に伝達され、リングギヤ８５から中継ギヤ８９を経由して入出力軸８７に伝達される。そして、入出力軸８７の回転動力によって発電電動機６４が発電機として機能し、インバータ６４経由でバッテリ６５が充電されることになる。
【００５１】
また、中継クラッチ９１を動力接続状態にした場合において、バッテリ６６の電力を利用して発電電動機６４を電動機として駆動させると、エンジン７の駆動による主動軸６０の回転動力とは別に、発電電動機６４の駆動にて入出力軸８７が回転駆動し、入出力軸８７の回転動力が中継ギヤ８９からリングギヤ８５に伝達される。従って、遊星ギヤ機構８１に、主動軸６０の回転動力と入出力軸８７の回転動力とが伝達され、これらの合成動力がポンプ軸６２に伝達される。すなわち、エンジン７だけで第１及び第２油圧ポンプ４８，５１の駆動負荷を賄い切れない高負荷時は、発電電動機６４を電動機として駆動させ、動力の不足分を補填している（エンジン７をアシストしている）。
【００５２】
なお、両クラッチ９０，９１を動力遮断状態（中立）にすれば、発電電動機６４は動力の授受に寄与せず、遊星ギヤ機構８１ひいてはポンプ軸６２は、主動軸６０の回転動力（エンジン７の駆動力）だけで回転駆動する。
【００５３】
（５）．ハイブリッド式エンジン装置によるＤＰＦ再生制御の態様
図５及び図６を参照しながら、ハイブリッド式エンジン装置によるＤＰＦ再生制御について説明する。制御手段であるＥＣＵ１０１は、駆動負荷検出手段である圧力スイッチ１６９の検出結果が予め設定された基準値Ｓ１以下の場合に、発電電動機６４を発電機として駆動させ、発電電動機６４の発電機作用に基づく負荷にてエンジン７負荷を増大させて、ＤＰＦ１５０を再生させるＤＰＦ再生制御を実行するように構成されている。
【００５４】
なお、切換クラッチ機構６３の作動トリガーとなる基準値Ｓ１は、エンジン７の排気ガス温度がＤＰＦ１５０内のＰＭを酸化除去可能か否かの境界となる値であり、図６に示す再生可能負荷Ｐ１に対応するものである。基準値Ｓ１はＥＣＵ１０１の記憶手段に予め記憶させているものとする。基準値Ｓ１（再生可能負荷Ｐ１）以下であれば、エンジン７の排気ガス温度が低くＤＰＦ１５０内にＰＭが堆積する。図６（ａ）は、エンジン７単独で第１及び第２油圧ポンプ４８，５１の駆動負荷を賄うと仮定した場合における負荷変動の説明図である。
【００５５】
この場合、図５のフローチャートに示すように、ＥＣＵ１０１は、切換クラッチ機構６３の作動トリガーとなる基準値Ｓ１と圧力スイッチ１６９の検出結果Ｓとを読み込む（Ｓ０１）。圧力スイッチ１６９の検出結果Ｓが基準値Ｓ１以下であれば（Ｓ０２：ＹＥＳ）、現時点におけるエンジン７の排気ガス温度は再生可能温度より低い可能性が大きく、ＤＰＦ１５０内ではＰＭが酸化除去されずにスートフィルタ１５４に堆積するといえる。そこで、ＥＣＵ１０１は、切換クラッチ電磁弁１１０にてクラッチシリンダ６７を駆動させ、強制発電クラッチ９０を動力接続状態にする（Ｓ０３）。
【００５６】
そうすると、主動軸６０の回転動力が、カウンタ発電ギヤ８２及び強制発電ギヤ８８を介して入出力軸８７に分岐して伝達され、かかる入出力軸８７の回転動力によって発電電動機６４が発電機として機能し、インバータ６５経由でバッテリ６６が充電される。すなわち、発電電動機６４の発電機作用に基づく負荷がダミー負荷として作用し、これに伴いエンジン７負荷が増大する。図６（ａ）における下向き凸のハッチング領域が再生可能負荷Ｐ１の線を上方に超えることになる（図６（ｂ）参照）。このため、第１及び第２油圧ポンプ４８，５１の駆動維持のために、エンジン７出力（燃料噴射量）が増大して、排気ガス温度が上昇する。
【００５７】
その結果、排気ガスがディーゼル酸化触媒１５３及びスートフィルタ１５４を通過するに際して、排気ガス温度が再生可能温度を超えることになり、ディーゼル酸化触媒１５３の作用にて排気ガス中のＮＯが不安定なＮＯ２に酸化して、ＮＯ２がＮＯに戻る際に放出するＯ（酸素）にてスートフィルタ１５４に堆積したＰＭが酸化除去され、スートフィルタ１５４のＰＭ捕集能力が回復する（スートフィルタ１５４が再生する）ことになる。
【００５８】
次いで、圧力スイッチ１６９の検出結果Ｓ′を再び読み込み（Ｓ０４）、圧力スイッチ１６９の検出結果Ｓが基準値Ｓ１を超えていれば（Ｓ０５：ＮＯ）、ＥＣＵ１０１は、切換クラッチ電磁弁１１０にてクラッチシリンダ６７を駆動させ、強制発電クラッチ９０を動力遮断状態にして、中継クラッチ９１を動力接続状態とするのである（Ｓ０６）。
【００５９】
なお、エンジン７単独での負荷が第１及び第２油圧ポンプ４８，５１の駆動負荷Ｐ２（図６参照）以上である場合は、中継クラッチ９１を動力接続状態として、余分なエンジン７負荷（回転動力）を、遊星ギヤ機構８１経由で入出力軸８７に伝達する。そして、入出力軸８７の回転動力によって発電電動機６４を発電機として駆動させ、インバータ６４経由でバッテリ６５を充電する。図６（ａ）における上向き凸のハッチング領域が駆動負荷Ｐ２の線を下方に超えることになる（図６（ｂ）参照）。その結果、図６（ｂ）に示すように、エンジン７負荷が平準化することになる。
【００６０】
上記の記載並びに図２〜図６から明らかなように、発電機及び電動機として機能する発電電動機６４と、油圧アクチュエータ９，１６，２０，２３，２６，２７，２９に対する油圧ポンプ４８，５１及び前記発電電動機６４を駆動させるエンジン７と、前記エンジン７の駆動による前記発電電動機６４の発電機作用にて充電する蓄電手段６６とを備えており、前記蓄電手段６６の電力による前記発電電動機６４の電動機作用にて前記エンジン７をアシスト可能に構成されているハイブリッド式エンジン装置であって、前記エンジン７からの排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置１５０を備えており、前記発電電動機６４の発電機作用に基づく負荷にてエンジン７負荷を増大させて、前記排気ガス浄化装置１５０を再生させるように構成されているから、排気ガス昇温のために、従来のような吸気絞り装置や排気絞り装置を設ける必要がなく、エンジン７関連の部品点数を少なくできる。従って、製造コストの抑制に寄与する。また、従来のような吸気絞り装置や排気絞り装置が不要であるから、エンジン７の小型化が可能になり、作業機械へのエンジン７搭載性も向上する。しかも、前記排気ガス浄化装置１５０再生のためのエンジン７負荷を電気エネルギーに変換するので、前記排気ガス浄化装置１５０再生を実行するものでありながら、エネルギー損失を低減してエンジン７出力を効率よく利用できると共に、前記発電電動機６４を有効利用できる。
【００６１】
上記の記載並びに図２〜図６から明らかなように、前記油圧アクチュエータ９，１６，２０，２３，２６，２７，２９の駆動負荷を検出する駆動負荷検出手段１６９を備えており、前記駆動負荷検出手段１６９の検出結果Ｓが予め設定された基準値Ｓ１以下の場合に、前記発電電動機６４を発電機として駆動させるように構成されているから、エンジン７負荷を直接計測しなくても、前記駆動負荷検出手段１６９の検出結果Ｓから間接的に把握でき、エンジン７負荷を直接計測する場合に比べて製造コストを抑制できる（安価で済む）。また、ＰＭが堆積する条件下で前記エンジン７の排気ガス温度を強制的に上昇させるから、前記排気ガス浄化装置１５０内のＰＭ堆積量を低減でき、前記排気ガス浄化装置１５０の詰まりを生じ難くできる。
【００６２】
（６）．その他
本願発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えば本願発明を適用するエンジンはディーゼル式のものに限らず、ガスエンジンやガソリンエンジンでもよい。また、バックホウ１に搭載されるエンジンに限らず、農作業機、特殊作業用車両、自動車又は発電機等に搭載されるハイブリッド式エンジン装置にも本願発明を適用できる。その他、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１  作業機械としてのバックホウ
２  走行装置
７  エンジン
１０  作業部
４０  油圧回路
４８  第１油圧ポンプ
５１  第２油圧ポンプ
６０  主動軸
６１  動力配分機構
６２  ポンプ軸
６３  切換クラッチ機構
６４  発電電動機
６６  バッテリ
８１  遊星ギヤ機構
８２  カウンタ発電ギヤ
８７  入出力軸
１０１  ＥＣＵ
１１０  切換クラッチ電磁弁
１５０  ＤＰＦ
１６８  差圧センサ
１６９  圧力スイッチ
【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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【図６】
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