(57)【要約】【課題】再生が短時間に繰り返し行われることを抑制することができる建設機械を提供する。【解決手段】再生装置２２は、排気ガス浄化装置１８のフィルタ２１に捕集された粒子状物質を燃焼させることにより該フィルタ２１の再生を行う。再生装置２２は、フィルタ２１に捕集される粒子状物質の捕集量を推定すると共に、その推定捕集量を用いて、フィルタ２１の再生を自動で行うか否かを判定する。さらに、再生装置２２は、自動再生の間隔Ａが基準時間α［ｈｒ］以内で、かつ、該基準時間α以内の間隔で行われた自動再生の回数Ｂが回数閾値β［回］以上となったときに、オペレータに対して手動で再生を行うように報知する。【選択図】図４
2015017589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オペレータが搭乗する車体と、該車体に搭載されたエンジンと、該エンジンから排出される排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタを有し前記エンジンの排気側に設けられる排気ガス浄化装置と、該排気ガス浄化装置のフィルタに捕集される粒子状物質を燃焼させることにより該フィルタの再生を行う再生装置とを備えてなる建設機械において、
前記再生装置は、
前記フィルタに捕集される粒子状物質の捕集量を推定するＰＭ演算手段と、
該ＰＭ演算手段により推定される推定捕集量を用いて、前記フィルタの再生を自動で行うか否かを判定する自動再生判定手段と、
該自動再生判定手段の判定に基づいて行われる自動再生の頻度から、オペレータに対して手動で再生を行うように報知するか否かを判定する手動再生判定手段とを備える構成としたことを特徴とする建設機械。
【請求項２】
前記手動再生判定手段は、前記自動再生判定手段の判定に基づいて行われる自動再生の間隔が予め設定した基準時間以内で、かつ、該基準時間以内の間隔で行われた回数が予め設定した所定回数以上となったときに、オペレータに対して手動で再生を行うように報知する構成としてなる請求項１に記載の建設機械。
【請求項３】
前記手動再生判定手段は、前記自動再生判定手段の判定に基づいて行われる自動再生の回数が予め設定した回数計測時間内に予め設定した所定回数以上となったときに、オペレータに対して手動で再生を行うように報知する構成としてなる請求項１に記載の建設機械。
【請求項４】
前記自動再生判定手段は、自動再生を開始した後、排気温度が予め設定した所定の温度未満になると、自動再生を終了する構成としてなる請求項１，２または３に記載の建設機械。
【請求項５】
前記自動再生判定手段および手動再生判定手段は、前記ＰＭ演算手段により推定される推定捕集量が予め設定した再生終了閾値以下になると、その再生を終了する構成としてなる請求項１，２，３または４に記載の建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばディーゼルエンジン等の排気ガス中から有害物質を除去するのに好適に用いられる排気ガス浄化装置を備えた建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、油圧ショベル、油圧クレーン等の建設機械は、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の前側に俯仰動可能に設けられた作業装置とにより構成されている。上部旋回体は、旋回フレームの後部に油圧ポンプを駆動するためのエンジンを搭載し、旋回フレームの前側にキャブ、燃料タンク、作動油タンク等を搭載している。
【０００３】
ここで、建設機械の原動機となるエンジンには、一般的にディーゼルエンジンが用いられている。このようなディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、例えば粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害物質が含まれることがある。このため、建設機械では、エンジンの排気ガス通路を形成する排気管に排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置が設けられている。
【０００４】
排気ガス浄化装置は、排気ガス中に含まれる一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を酸化して除去する酸化触媒（例えば、Diesel Oxidation Catalyst、略してＤＯＣとも呼ばれている）と、該酸化触媒の下流側に配置され排気ガス中の粒子状物質を捕集して除去する粒子状物質除去フィルタ（例えば、Diesel Particulate Filter、略してＤＰＦとも呼ばれている）とを含んで構成されている（特許文献１）。
【０００５】
ところで、粒子状物質除去フィルタは、粒子状物質が捕集されることに伴って当該フィルタに粒子状物質が堆積し、これによりフィルタが目詰まりする。このため、粒子状物質を一定量捕集した段階で、フィルタから粒子状物質を除去し、フィルタを再生する必要がある。このフィルタの再生は、例えばポスト噴射と呼ばれる再生用の燃料噴射を行う等により排気ガスの温度を上昇させ、フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼することにより行うことができる。
【０００６】
一方、フィルタの再生は、粒子状物質がフィルタに過剰に堆積（過堆積）している状態で行うと、排気ガスの温度が過度に高くなり（粒子状物質の燃焼温度が過度に高くなり）、フィルタが溶損する虞がある。そこで、従来技術によれば、フィルタに捕集される粒子状物質の捕集量を推定（算出）し、その捕集量が過剰になる前に、即ち、予め設定した閾値に達したときに、再生を自動的に行うように構成している（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−６５５７７号公報
【特許文献２】特開２０００−１６１０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、フィルタの再生は、建設機械が軽負荷の作業を行っているとき、または、エンジンの回転数（回転速度）が低い低回転状態（ローアイドル状態）で放置（待機）されているときに行われると、排気温度が十分に上昇しないことから、粒子状物質の燃焼が僅かの状態で自動的に終了する。この場合に、軽負荷作業や低回転状態の待機（放置）が継続されると、再生運転と通常運転とが短時間に交互に繰り返され、再生の頻度が増大する。これにより、例えば、ポスト噴射の増大による燃料消費量の増大、粒子状物質の燃焼が不十分なことによる過堆積に繋がるおそれがある。さらには、ポスト噴射に伴ってエンジンのシリンダ内壁面に付着した燃料がオイルパン内に落ち、エンジンオイルに燃料が混入することによるエンジンオイルの希釈化（オイルダイリューション）に繋がるおそれがある。
【０００９】
ここで、軽負荷作業中や低回転状態の待機（放置）のときに再生を行う場合は、油圧ポンプ等からエンジンに負荷を加える制御やエンジン回転数を上昇させる制御を自動的に行い、排気温度を上昇させることが考えられる。しかし、運転状態によっては、排気温度の上昇を十分に確保できず、上述のように再生が繰り返し行われるおそれがある。
【００１０】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、再生が短時間に繰り返し行われることを抑制することができる建設機械を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の建設機械は、オペレータが搭乗する車体と、該車体に搭載されたエンジンと、該エンジンから排出される排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタを有し前記エンジンの排気側に設けられる排気ガス浄化装置と、該排気ガス浄化装置のフィルタに捕集される粒子状物質を燃焼させることにより該フィルタの再生を行う再生装置とを備えてなる。
【００１２】
そして、上述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記再生装置は、前記フィルタに捕集される粒子状物質の捕集量を推定するＰＭ演算手段と、該ＰＭ演算手段により推定される推定捕集量を用いて、前記フィルタの再生を自動で行うか否かを判定する自動再生判定手段と、該自動再生判定手段の判定に基づいて行われる自動再生の頻度から、オペレータに対して手動で再生を行うように報知するか否かを判定する手動再生判定手段とを備える構成としたことにある。
【００１３】
請求項２の発明は、前記手動再生判定手段は、前記自動再生判定手段の判定に基づいて行われる自動再生の間隔が予め設定した基準時間以内で、かつ、該基準時間以内の間隔で行われた回数が予め設定した所定回数以上となったときに、オペレータに対して手動で再生を行うように報知する構成としたことにある。
【００１４】
請求項３の発明は、前記手動再生判定手段は、前記自動再生判定手段の判定に基づいて行われる自動再生の回数が予め設定した回数計測時間内に予め設定した所定回数以上となったときに、オペレータに対して手動で再生を行うように報知する構成としたことにある。
【００１５】
請求項４の発明は、前記自動再生判定手段は、自動再生を開始した後、排気温度が予め設定した所定の温度未満になると、自動再生を終了する構成としたことにある。
【００１６】
請求項５の発明は、前記自動再生判定手段および手動再生判定手段は、前記ＰＭ演算手段により推定される推定捕集量が予め設定した再生終了閾値以下になると、その再生を終了する構成としたことにある。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、自動再生判定手段の判定に基づいて行われる自動再生の頻度から、オペレータに対して手動で再生を行うように報知するか否かを判定する手動再生判定手段を備える構成としている。このため、例えば軽負荷作業中や低回転状態の待機（放置）のときに、自動再生判定手段の判定に基づいて自動再生が行われ、排気温度が十分に上昇しないことから、その再生が短時間に繰り返し行われる傾向になる（頻度が増える）と、手動再生判定手段により、オペレータに対して手動で再生を行うように報知される。
【００１８】
この場合、オペレータの操作に基づく手動再生は、オペレータの再生を行うとの意識（意図）の下で行われる再生であるため、例えばエンジンの回転数を上昇させて排気温度を十分に高くした上で行うことができる。これにより、フィルタに捕集された粒子状物質を十分に燃焼し、除去することができ、再生が短時間に繰り返し行われることを抑制することができる。この結果、燃料消費量の低減（低燃費化）、過堆積の抑制、エンジンオイルに燃料が混入することによるエンジンオイルの希釈化（オイルダイリューション）の抑制を図ることができ、再生装置、延いては建設機械の安定性、信頼性を向上することができる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、自動再生の間隔が基準時間以内で、かつ、該基準時間以内の間隔で行われた回数が所定回数以上となったときに、オペレータに対して手動で再生を行うように報知する構成としている。このため、自動再生が繰り返し行われる傾向となることを、自動再生の間隔と回数とに基づいて安定して判定することができる。これにより、手動再生を行うべきときに（手動再生が必要なときに）、オペレータに対してその報知を確実に行うことができる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、自動再生の回数が回数計測時間内に所定回数以上となったときに、オペレータに対して手動で再生を行うように報知する構成としている。このため、自動再生が繰り返し行われる傾向となることを、回数計測時間内の自動再生の回数に基づいて安定して判定することができる。これにより、手動再生を行うべきときに（手動再生が必要なときに）、オペレータに対してその報知を確実に行うことができる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、自動再生判定手段は、自動再生を開始した後、排気温度が所定の温度未満になると、自動再生を終了する構成としている。このため、排気温度が低く、粒子状物質の十分な燃焼を見込めないときは、自動再生を終了することで、燃料消費量の増大、オイルダイリューションを抑制することができる。一方、自動再生を終了することで、次の自動再生までの間隔が短くなっても、手動再生判定手段により、オペレータに対して手動で再生を行うように報知され、手動再生が行われる。このため、排気温度が低い状態のまま自動再生が継続されることと、自動再生が繰り返し行われることとの両方を抑制することができる。これにより、燃料消費量の低減（低燃費化）、過堆積の抑制、オイルダイリューションの抑制を高次元で図ることができる。
【００２２】
請求項５の発明によれば、自動再生判定手段および手動再生判定手段は、ＰＭ演算手段により推定される推定捕集量が再生終了閾値以下になると、その再生を終了する構成としている。このため、再生終了閾値を小さく設定することで、再生直後のフィルタの粒子状物質の量（残存量）を少なくすることができ、次の再生までの間隔を長くすることができる。一方、再生終了閾値を小さく設定すると、自動再生のときに、例えば排気温度が低いことで粒子状物質が十分に燃焼しない場合に、再生終了閾値以下となるまでに長い時間を要したり、再生終了閾値以下にならない可能性がある。
【００２３】
この場合でも、他の条件を満たしたとき、例えば、排気温度が所定の温度未満になったときに、自動再生を終了することで、排気温度が低い状態のまま自動再生が継続されることを抑制することができる。この場合は、再生終了閾値以下になる前に自動再生が終了するため、次の自動再生までの間隔が短くなるが、この間隔が短くなっても、それが継続すると、手動再生判定手段により、オペレータに対して手動で再生を行うように報知され、手動再生が行われる。このため、次の再生までの間隔を長くすることを確保しつつ、排気温度が低い状態のまま自動再生が継続されることと自動再生が繰り返し行われることとを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に適用される油圧ショベルを示す正面図である。
【図２】図１中の上部旋回体のうちキャブ、外装カバーの一部を取除いた状態で油圧ショベルを拡大して示す一部破断の平面図である。
【図３】エンジン、排気ガス浄化装置、再生装置等を示す回路構成図である。
【図４】再生装置によるフィルタの再生処理を示す流れ図である。
【図５】図４中のステップ８の「手動再生処理」を示す流れ図である。
【図６】推定捕集量の時間変化の一例を示す特性線図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態によるエンジン、排気ガス浄化装置、再生装置等を示す回路構成図である。
【図８】変形例による推定捕集量の時間変化の一例を示す特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る建設機械の実施の形態を、ミニショベルと呼ばれる小型の油圧ショベルに適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２６】
図１ないし図６は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は土砂の掘削作業等に用いられる小型の油圧ショベルである。この油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回装置３を介して旋回可能に搭載され、該下部走行体２と共に車体を構成する上部旋回体４と、該上部旋回体４の前側に俯仰動可能に設けられた作業装置５とにより大略構成されている。
【００２７】
ここで、作業装置５は、スイングポスト式の作業装置として構成され、例えばスイングポスト５Ａ、ブーム５Ｂ、アーム５Ｃ、作業具としてのバケット５Ｄ、作業装置５を左，右に揺動するスイングシリンダ５Ｅ（図２参照）、ブームシリンダ５Ｆ、アームシリンダ５Ｇおよびバケットシリンダ５Ｈを備えている。上部旋回体４は、後述の旋回フレーム６、外装カバー７、キャブ８、カウンタウエイト９を含んで構成されている。
【００２８】
旋回フレーム６は、上部旋回体４の構造体を形成するもので、該旋回フレーム６は、旋回装置３を介して下部走行体２上に取付けられている。旋回フレーム６には、その後部側に後述のカウンタウエイト９、エンジン１０が設けられ、左前側には後述のキャブ８が設けられ、右前側には後述の燃料タンク１６が設けられている。旋回フレーム６には、キャブ８の右側から後側にわたって外装カバー７が設けられ、この外装カバー７は、旋回フレーム６、キャブ８およびカウンタウエイト９と共に、エンジン１０、油圧ポンプ１５、熱交換器１７、燃料タンク１６、排気ガス浄化装置１８等を収容する空間を画成するものである。
【００２９】
キャブ８は、旋回フレーム６の左前側に搭載され、該キャブ８は、オペレータが搭乗する運転室を内部に画成している。キャブ８の内部には、オペレータが着座する運転席、各種の操作レバーに加え、後述の報知器２７、手動再生スイッチ２８（いずれも図３参照）等が配設されている。
【００３０】
カウンタウエイト９は、作業装置５との重量バランスをとるもので、該カウンタウエイト９は、後述するエンジン１０の後側に位置して旋回フレーム６の後端部に取付けられている。図２に示すように、カウンタウエイト９の後面側は、円弧状をなして形成され、カウンタウエイト９を下部走行体２の車体幅内に収まる構成となっている。
【００３１】
１０は旋回フレーム６の後側に横置き状態で配置されたエンジンで、該エンジン１０は、小型の油圧ショベル１に原動機として搭載されるため、例えば小型のディーゼルエンジンを用いて構成されている。エンジン１０には、外気を吸込む吸気管１１（図３参照）と、排気ガスを排出する排気ガス通路の一部をなす排気管１２とが設けられている。吸気管１１は、エンジン１０に向けて外気（空気）が流入するもので、その先端側には、外気を清浄化するエアクリーナ１３が接続されている。排気管１２には、後述の排気ガス浄化装置１８が接続して設けられている。
【００３２】
ここで、エンジン１０は、電子制御式エンジンにより構成され、燃料の供給量が電子制御噴射弁等の燃料噴射装置１４（図３参照）により可変に制御される。即ち、この燃料噴射装置１４は、後述のコントローラ２９から出力される制御信号に基づいてエンジン１０のシリンダ（図示せず）内に噴射される燃料の噴射量（燃料噴射量）を可変に制御する。
【００３３】
さらに、燃料噴射装置１４は、後述するコントローラ２９等と共に再生装置２２（図２参照）を構成するもので、燃料噴射装置１４は、コントローラ２９の制御信号に応じて、例えばポスト噴射と呼ばれる再生処理用の燃料噴射（燃焼工程後の追加噴射）を行う。これにより、排気ガスの温度を上昇させ、後述する排気ガス浄化装置１８の粒子状物質除去フィルタ２１に堆積した粒子状物質を燃焼し除去する構成となっている。
【００３４】
油圧ポンプ１５は、エンジン１０の左側に取付けられ、該油圧ポンプ１５は、作動油タンク（図示せず）と共に油圧源を構成するものである。油圧ポンプ１５は、エンジン１０によって駆動されることにより制御弁（図示せず）に向けて圧油（作動油）を吐出するものである。油圧ポンプ１５は、例えば可変容量型の斜板式、斜軸式またはラジアルピストン式油圧ポンプによって構成される。なお、油圧ポンプ１５は、必ずしも可変容量型の油圧ポンプに限らず、例えば固定容量型の油圧ポンプを用いて構成してもよい。
【００３５】
燃料タンク１６は、キャブ８の右側に位置して旋回フレーム６上に設けられ、図示しない作動油タンク等と共に外装カバー７に覆われている。燃料タンク１６は、例えば略直方体状の耐圧タンクとして形成され、エンジン１０に供給される燃料を貯えるものである。
【００３６】
熱交換器１７は、エンジン１０の右側に位置して旋回フレーム６上に設けられ、この熱交換器１７は、例えばラジエータ、オイルクーラ、インタクーラを含んで構成されている。即ち、熱交換器１７は、エンジン１０の冷却を行うと共に、作動油タンクに戻される圧油（作動油）の冷却も行うものである。
【００３７】
次に、エンジン１０から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置１８について説明する。
【００３８】
即ち、１８はエンジン１０の排気側に設けられた排気ガス浄化装置を示している。図２に示すように、排気ガス浄化装置１８は、エンジン１０の上部左側で、例えば油圧ポンプ１５の上側となる位置に配設され、その上流側はエンジン１０の排気管１２が接続されている。排気ガス浄化装置１８は、排気管１２と共に排気ガス通路を構成し、上流側から下流側に排気ガスが流通する間に、この排気ガスに含まれる有害物質を除去するものである。
【００３９】
即ち、ディーゼルエンジンからなるエンジン１０は、高効率で耐久性にも優れている。しかし、エンジン１０の排気ガス中には、粒子状物質（ＰＭ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）等の有害物質が含まれている。このため、図３に示すように、排気管１２に取付けられる排気ガス浄化装置１８は、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）等を酸化して除去する後述の酸化触媒２０と、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集して除去する後述の粒子状物質除去フィルタ２１とを含んで構成されている。
【００４０】
図３に示すように、排気ガス浄化装置１８は、例えば複数の筒体を前，後で着脱可能に連結して構成された筒状のケーシング１９を有している。このケーシング１９内には、酸化触媒２０と、フィルタとしての粒子状物質除去フィルタ２１（以下、フィルタ２１という）とが取外し可能に収容されている。
【００４１】
酸化触媒２０は、例えばケーシング１９の内径寸法と同等の外径寸法をもったセラミックス製のセル状筒体からなるものである。酸化触媒２０内には、その軸方向に多数の貫通孔（図示せず）が形成され、その内面に貴金属がコーティングされている。酸化触媒２０は、所定の温度条件のもとで各貫通孔内に排気ガスを流通させることにより、この排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を酸化して除去し、窒素酸化物（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ２）として除去するものである。
【００４２】
一方、フィルタ２１は、ケーシング１９内で酸化触媒２０の下流側に配置されている。フィルタ２１は、エンジン１０から排出される排気ガス中の粒子状物質を捕集すると共に、捕集した粒子状物質を燃焼して除去することにより排気ガスの浄化を行うものである。このために、フィルタ２１は、例えばセラミックス材料からなる多孔質な部材に軸方向に多数の小孔（図示せず）を設けたセル状筒体により構成されている。これにより、フィルタ２１は、多数の小孔を介して粒子状物質を捕集し、捕集した粒子状物質は、後述の再生装置２２の再生処理によって燃焼して除去される。この結果、フィルタ２１は再生される。
【００４３】
次に、フィルタ２１の再生を行う再生装置２２について説明する。
【００４４】
即ち、２２は排気ガス浄化装置１８のフィルタ２１に捕集される粒子状物質を燃焼させることにより該フィルタ２１の再生を行う再生装置を示している。再生装置２２は、前述の燃料噴射装置１４、後述の回転センサ２３、圧力センサ２４，２５、排気温センサ２６、報知器２７、手動再生スイッチ２８、コントローラ２９を含んで構成されている。再生装置２２は、コントローラ２９の指令信号（制御信号）に応じて燃料噴射装置１４によりポスト噴射を行う。これにより、後述するように、排気管１２内の排気ガスの温度を上昇させ、フィルタ２１に堆積した粒子状物質を燃焼し除去する構成となっている。
【００４５】
ここで、再生装置２２は、コントローラ２９の判定により自動的に、即ち、オペレータの操作に基づくことなく再生を自動で行う自動再生機能と、コントローラ２９の判定によりオペレータに対して手動で再生を行うように報知し、オペレータの操作に基づいて再生を行う手動再生機能とを有している。
【００４６】
回転センサ２３は、エンジン１０の回転数（回転速度）Ｎを検出するもので、該回転センサ２３は、エンジン１０の回転数Ｎを検出し、その検出信号を後述のコントローラ２９に出力する。コントローラ２９は、例えば、回転センサ２３で検出したエンジン回転数Ｎと、燃料噴射装置１４で噴射された燃料噴射量Ｆと、後述の排気温センサ２６で検出した排気温度（排気ガス温度）Ｔとに基づいて、フィルタ２１に捕集される粒子状物質の捕集量を推定し、その推定捕集量である第１の推定捕集量Ｈ1に基づいて、再生を行うか否かの判定を行う。なお、燃料噴射量Ｆは、例えば、エンジン１０の吸気側に設けられた図示しないエアフロメータ（空気流量計）から検出される吸入空気量とエンジン回転数Ｎとから求めることができる他、例えばコントローラ２９から燃料噴射装置１４に出力される制御信号（燃料噴射指令）から算出することもできる。
【００４７】
圧力センサ２４，２５は、排気ガス浄化装置１８のケーシング１９に設けられている。図３に示すように、圧力センサ２４，２５は、フィルタ２１の入口側（上流側）と出口側（下流側）とに互いに離間して配置され、それぞれの検出信号を後述のコントローラ２９に出力する。コントローラ２９は、圧力センサ２４で検出した入口側の圧力Ｐ1と圧力センサ２５で検出した出口側の圧力Ｐ2とにより差圧ΔＰを算出すると共に、その差圧ΔＰと排気温度Ｔと排気ガス流量とに基づいてフィルタ２１に捕集される粒子状物質の捕集量を推定し、その推定捕集量である第２の推定捕集量Ｈ2に基づいて、再生を行うか否かの判定を行う。
【００４８】
排気温センサ２６は、排気温度（排気ガス温度）Ｔを検出するものである。図３に示すように、排気温センサ２６は、排気ガス浄化装置１８のケーシング１９に取付けられ、例えば排気管１２側から排出される排気ガスの温度Ｔを検出する。排気温センサ２６で検出したフィルタ２１の上流側の排気温度Ｔは、検出信号として後述のコントローラ２９に出力される。排気温度Ｔは、フィルタ２１に捕集される粒子状物質の捕集量の推定、自動再生の終了の判定等に用いられる。
【００４９】
報知器２７は、キャブ８内で運転席の近傍に設けられている。報知器２７は、コントローラ２９に接続され、該コントローラ２９からの指令（報知信号）に基づいて、オペレータに対して手動再生を行うように報知する。ここで、報知器２７は、報知音を発するブザー、音声を発するスピーカ、報知内容を表示するライトもしくはモニタ等により構成することができる。報知器２７は、コントローラ２９が手動再生を行う必要があると判定した場合に、該コントローラ２９からの指令（報知信号）に基づいて、その旨の報知音、報知表示を発する。
【００５０】
手動再生スイッチ２８は、キャブ８内で運転席の近傍に設けられている。手動再生スイッチ２８は、後述のコントローラ２９に接続され、オペレータの操作に基づいてコントローラ２９に対して再生（手動再生）を行う旨の信号を出力するものである。即ち、報知器２７からの報知（手動再生の報知）により、オペレータが手動再生スイッチ２８を操作すると、手動再生スイッチ２８からコントローラ２９に対してスイッチが操作された旨の信号が出力される。これにより、コントローラ２９は、燃料噴射装置１４に対して再生（ポスト噴射）を行う旨の指令（制御信号）を出力し、これにより、オペレータの手動による再生（手動再生）を行う構成となっている。
【００５１】
コントローラ２９は、マイクロコンピュータ等からなり、該コントローラ２９は、その入力側が燃料噴射装置１４、回転センサ２３、圧力センサ２４，２５、排気温センサ２６、手動再生スイッチ２８、図示しないエアフロメータ（空気流量計）等に接続されている。コントローラ２９の出力側は、燃料噴射装置１４、報知器２７等に接続されている。コントローラ２９は、ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる記憶部２９Ａを有し、この記憶部２９Ａ内には、後述の図４および図５に示す再生処理用の処理プログラム、予め作成された粒子状物質の捕集量を推定するための第１のマップ、第２のマップ、計算式、予め設定された図６に示す再生開始閾値Ｈt［ｇ/ｌ］、再生終了閾値Ｈe［ｇ/ｌ］、基準時間α［ｈｒ］、回数閾値β［回］等が格納されている。さらに、記憶部２９Ａには、後述する自動再生の間隔Ａ［ｈｒ］、自動再生の回数Ｂ［回］が記憶される。
【００５２】
ここで、第１のマップは、エンジン１０の回転数Ｎと燃料噴射量Ｆとに基づいてエンジン１０から排出される粒子状物質の排出量Ｈmを求めるためのものである。具体的には、第１のマップは、例えばエンジン回転数Ｎと燃料噴射量Ｆと粒子状物質の排出量Ｈmとの対応関係を予め実験、計算、シミュレーション等により求め、その対応関係をマップとして作成したものである。捕集量を推定するための計算式は、第１の推定捕集量をＨ1とし、第１のマップにより求められた粒子状物質の排出量をＨmとし、再生によりフィルタ２１から除去される粒子状物質の量（再生量）をＪとした場合に、下記の数１式として表すことができる。
【００５３】
【数１】
2015017589.tif 000003
【００５４】
この場合、再生により除去される粒子状物質の量、即ち、再生量Ｊは、例えば、エンジン回転数Ｎと燃料噴射量Ｆとから求められる排気ガスの流量と、排気温度Ｔと、エンジン回転数Ｎと燃料噴射量Ｆとから求められる窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量に排気温度Ｔを加味して求められるＮＯ２転換率との関係から算出することができる。
【００５５】
一方、第２のマップは、フィルタ２１の差圧ΔＰに基づいて捕集量を推定するためのものである。具体的には、第２のマップは、例えば、差圧ΔＰと排気ガスの流量と第２の推定捕集量Ｈ2との対応関係を予め実験、計算、シミュレーション等により求め、その対応関係をマップとして作成したものである。なお、排気ガスの流量は、例えばエンジン回転数Ｎと燃料噴射量Ｆとから求めることができる。フィルタ２１の差圧ΔＰは、圧力センサ２４で検出した入口側の圧力をＰ1とし圧力センサ２５で検出した出口側の圧力Ｐ2とした場合に、下記の数２式により算出する。
【００５６】
【数２】
2015017589.tif 000004
【００５７】
次に、図６を参照して述べるに、再生開始閾値Ｈｔ［ｇ/ｌ］は、自動再生を行うか否かを判定するための推定捕集量Ｈの閾値である。即ち、再生開始閾値Ｈｔは、上述の第１のマップと計算式により推定された第１の推定捕集量Ｈ1、および／または、上述の第２のマップにより推定された第２の推定捕集量Ｈ2が、再生開始閾値Ｈｔ以上になったときに、自動再生が必要と判定するための判定値となる。換言すれば、再生開始閾値Ｈｔは、フィルタ２１に捕集された粒子状物質が該フィルタ２１の再生処理に必要な捕集量になったか否かを判定する判定値である。このために、再生開始閾値Ｈｔは、再生処理を適切な状態、例えば、フィルタ２１に十分な粒子状物質が捕集された状態で行えるように、予め実験、計算、シミュレーション等に基づいてその値を設定する。これにより、フィルタ２１に粒子状物質が十分に捕集されたときに、再生装置２２により再生処理を安定して行うことができる。
【００５８】
一方、再生終了閾値Ｈe［ｇ/ｌ］は、再生を終了するか否かを判定するための推定捕集量Ｈの閾値である。即ち、再生終了閾値Ｈeは、上述の第１のマップと計算式により推定された第１の推定捕集量Ｈ1、および／または、上述の第２のマップにより推定された第２の推定捕集量Ｈ2が、再生終了閾値Ｈe以下になったときに、フィルタ２１の粒子状物質が十分に燃焼し除去されたと判定するための判定値となる。換言すれば、再生終了閾値Ｈeは、再生により粒子状物質を燃焼し除去したときにフィルタ２１の粒子状物質の量が許容残存量まで低減したか否かを判定する判定値である。再生終了閾値Ｈeは、例えば、小さく設定する程、次の再生までにフィルタ２１で捕集できる粒子状物質の量を多くすることができる。即ち、再生終了閾値Ｈeを小さく設定する程、次の再生までの間隔を長くすることができる。そこで、再生終了閾値Ｈeは、再生を適切なときに終了できるように、予め実験、計算、シミュレーション等に基づいてその値を設定する。
【００５９】
さらに、基準時間α［ｈｒ］および回数閾値β［回］は、自動再生が短時間に繰り返し行われているか否かを判定するための判定値である。即ち、基準時間αおよび回数閾値βは、自動再生の間隔Ａが予め設定した基準時間α以内で、かつ、該基準時間α以内の間隔で行われた回数Ｂが予め設定した所定回数である回数閾値β以上となったときに、自動再生と通常運転とが短時間に繰り返し行われていると判定する判定値となる。これら基準時間αおよび回数閾値βは、軽負荷作業や低回転状態の待機（放置）が継続されることにより排気温度Ｔが十分に上昇せずに自動再生が繰り返し行われていることを適切に判定できるように、予め実験、計算、シミュレーション等に基づいてその値を設定する。
【００６０】
コントローラ２９は、後述する図４および図５の処理プログラムに従って、オペレータの操作に基づくことなく再生を自動で行う自動再生処理の制御と、オペレータに対して手動で再生を行うように報知し、オペレータの操作に基づいて再生を行う手動再生処理の制御とを行う。
【００６１】
即ち、コントローラ２９は、フィルタ２１に捕集される粒子状物質の捕集量を推定する（ＰＭ演算手段）。この捕集量の推定は、少なくともエンジン回転数Ｎと燃料噴射量Ｆと排気温度Ｔに基づいて推定することができる（第１の推定手段）。また、捕集量の推定は、少なくともフィルタ２１の差圧ΔＰに基づいて推定することができる（第２の推定手段）。捕集量の推定は、第１の推定手段と第２の推定手段との何れか一方を用いて、または、両方を用いて行うことができる。運転状況に応じて、そのときの精度の高い推定手段を用いるようにしてもよい。さらに、第１，第２の推定手段以外の推定手段を用いて粒子状物質の捕集量を推定してもよい。
【００６２】
何れにしても、コントローラ２９は、推定された捕集量を推定捕集量Ｈとすると、該推定捕集量Ｈを用いてフィルタ２１の再生を自動で行うか否かの判定を行う（自動再生判定手段）。例えば、コントローラ２９は、推定捕集量Ｈ、より具体的には、第１の推定手段により推定された第１の推定捕集量Ｈ1と第２の推定手段により推定された第２の推定捕集量Ｈ2とのうちの少なくとも何れか一方が、再生開始閾値Ｈｔ以上となったか否かにより、自動再生を行うか否かを判定することができる。コントローラ２９は、自動再生が必要である（再生開始閾値Ｈｔ以上となった）と判定したときは、例えば燃料噴射装置１４にポスト噴射する旨の制御信号を出力し、オペレータの操作を介することなく自動で再生を行う自動再生処理の制御を行う。
【００６３】
ここで、自動再生処理は、自動再生を開始した後、推定捕集量Ｈ（第１の推定捕集量Ｈ1と第２の推定捕集量Ｈ2とのうちの少なくとも何れか一方）が、予め設定した再生終了閾値Ｈe以下になると、その再生を終了する。これに加えて、自動再生処理は、自動再生を開始した後、排気温度Ｔが予め設定した所定の温度、即ち、排気温度閾値Ｔt未満になると、推定捕集量Ｈ（第１の推定捕集量Ｈ1、第２の推定捕集量Ｈ2）が再生終了閾値Ｈe以下にならなくても、自動再生を終了する。排気温度Ｔが低いまま再生処理を継続しても、粒子状物質を十分に燃焼し除去することができず、ポスト噴射により燃料消費量が増大するのに対して粒子状物質の燃焼、除去が進まない状態となるのを阻止するためである。排気温度閾値Ｔtは、例えば、再生を行う上で許容できる効率を得られる排気温度Ｔの境界値となるように、予め実験、計算、シミュレーション等に基づいてその値を設定する。
【００６４】
ところで、再生は、排気温度Ｔが十分に高いと、図６中に二点鎖線の特性線３０で示すように、推定捕集量Ｈ（第１の推定捕集量Ｈ1、第２の推定捕集量Ｈ2）が再生終了閾値Ｈe以下になるまで行われる。一方、自動再生が、例えば、軽負荷作業を行っているとき、または、エンジン１０の回転数（回転速度）Ｎが低い低回転状態（ローアイドル状態）で放置（待機）されているときに行われると、排気温度Ｔが十分に上昇しないことから、図６中に実線の特性線３１で示すように、粒子状物質の燃焼が僅かの状態で自動的に終了する。この場合に、軽負荷作業や低回転状態の待機（放置）が継続されると、自動再生と通常運転とが短時間に交互に繰り返される状態が継続され、自動再生の頻度が増大する。そして、図６中に二点鎖線の特性線３２で示すように、自動再生と通常運転との繰り返しが過剰に継続すると、例えば、ポスト噴射の増大による燃料消費量の増大、粒子状物質の燃焼が不十分なことによる過堆積に繋がるおそれがある。さらには、ポスト噴射に伴ってエンジンのシリンダ内壁面に付着した燃料がオイルパン内に落ち、エンジンオイルに燃料が混入することによるエンジンオイルの希釈化（オイルダイリューション）に繋がるおそれがある。
【００６５】
そこで、本実施の形態では、コントローラ２９は、自動再生の頻度から、オペレータに対して手動で再生を行うように報知するか否かを判定する（手動再生判定手段）。コントローラ２９は、自動再生の頻度が高くなり手動再生が必要であると判定したときは、オペレータに対して手動で再生を行うように報知する。より具体的には、コントローラ２９は、自動再生の間隔Ａ（図６中のＡ1、Ａ2、Ａ3、Ａ4）が予め設定した基準時間α以内で、かつ、該基準時間α以内の間隔で行われた自動再生の回数Ｂ（図６中のＢ1、Ｂ2、Ｂ3、Ｂ4の回数）が予め設定した回数閾値β以上となったときに、コントローラ２９は、手動再生が必要である（自動再生処理が正常でない）と判定し、オペレータに対して手動で再生を行うように報知するための信号（報知信号）を報知器２７に出力する。これにより、報知器２７から報知音、報知表示が発せられ、オペレータは、手動再生スイッチ２８を操作し、コントローラ２９は、オペレータの操作を条件に再生を行う手動再生処理の制御を行う。
【００６６】
ここで、手動再生処理は、オペレータの再生を行うとの意図（意識）の下で行われるため、例えばエンジン１０の回転数Ｎを上昇させて排気温度Ｔを高くした上で行うことができる。この場合は、必要に応じて、オペレータは作業を行わないようにする（再生を主目的とした運転にする）。これにより、図６中に実線の特性線３３で示すように、フィルタ２１に捕集された粒子状物質を十分に燃焼し、除去することができ、再生が短時間に繰り返し行われることを抑制することができる。手動再生処理も、自動再生処理と同様に、その再生を開始した後、推定捕集量Ｈ（第１の推定捕集量Ｈ1と第２の推定捕集量Ｈ2とのうちの少なくとも何れか一方）が、予め設定した再生終了閾値Ｈe以下になると、その再生を終了する。このような手動再生処理と上述の自動再生処理を含む、コントローラ２９により実行される図４および図５に示す再生処理については、後述する。
【００６７】
なお、排出口３４は、排気ガス浄化装置１８の下流側に設けられ、該排出口３４は、フィルタ２１よりも下流側に位置してケーシング１９の出口側に接続されている。この排出口３４は、例えば浄化処理された後の排気ガスを大気中に放出する煙突、消音器を含んで構成される。
【００６８】
第１の実施の形態による油圧ショベル１は、上述の如き構成を有するもので、次に、その動作について説明する。
【００６９】
油圧ショベル１のオペレータは、上部旋回体４のキャブ８に搭乗し、エンジン１０を始動して油圧ポンプ１５を駆動する。これにより、油圧ポンプ１５からの圧油は、制御弁を介して各種アクチュエータに供給される。キャブ８に搭乗したオペレータが走行用の操作レバーを操作したときには、下部走行体２を前進または後退させることができる。
【００７０】
一方、キャブ８内のオペレータが作業用の操作レバーを操作することにより、作業装置５を俯仰動させて土砂の掘削作業等を行うことができる。この場合、小型の油圧ショベル１は、上部旋回体４による旋回半径が小さいため、例えば市街地のように狭い作業現場でも、上部旋回体４を旋回駆動しながら側溝堀作業等を行うことができる。
【００７１】
エンジン１０の運転時には、その排気管１２から有害物質である粒子状物質が排出される。このときに排気ガス浄化装置１８は、酸化触媒２０によって排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯ）、一酸化炭素（ＣＯ）を酸化除去することができる。フィルタ２１は、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する。これにより、浄化した排気ガスを下流側の排出口３４を通じて外部に排出することができる。さらに、捕集した粒子状物質は、再生装置２２によって燃焼し除去（再生）される。
【００７２】
次に、再生装置２２により行われる再生処理について、図４および図５の流れ図を用いて説明する。なお、図４および図５の処理は、コントローラ２９に通電している間、コントローラ２９により所定の制御時間毎に（所定のサンプリング周波数で）繰り返し実行される。
【００７３】
アクセサリＯＮ、または、エンジン１０の始動（イグニッションＯＮ）により、コントローラ２９に通電が開始され、図４の処理動作がスタートすると、ステップ１では、粒子状物質の捕集量の推定を行う。この捕集量の推定は、例えば、次の（ａ）または（ｂ）のうちの少なくとも何れかによりに行うことができる。
【００７４】
（ａ）．エンジン１０のエンジン回転数Ｎと、燃料噴射装置１４から噴射される燃料噴射量Ｆと、エンジン１０から排出される排気ガスの排気温度Ｔに基づいて、フィルタ２１に捕集される粒子状物質の捕集量、即ち、第１の推定捕集量Ｈ1を推定（算出）する。
【００７５】
（ｂ）.フィルタ２１の差圧ΔＰに基づいて、該フィルタ２１に捕集される粒子状物質の捕集量、即ち、第２の推定捕集量Ｈ2を推定（算出）する。
【００７６】
ここで、上記（ａ）の第１の推定捕集量Ｈ1は、コントローラ２９の記憶部２９Ａに格納された第１のマップと計算式とを用いて推定することができる。即ち、エンジン回転数Ｎと燃料噴射量Ｆとから前述の第１のマップを用いて単位時間当たりの排出量を求めると共に、その排出量を積算することにより、運転開始から現時点までの合計の排出量Ｈmを求める。上述した数１式に基づいて、合計の排出量Ｈmから、現時点までの再生処理で除去された粒子状物質の量（再生量）Ｊを減ずることにより、現時点の第１の推定捕集量Ｈ1を推定することができる。なお、エンジン回転数Ｎは、回転センサ２３から読込む。燃料噴射量Ｆは、例えば、エンジン１０の吸気側に設けられた図示しないエアフロメータ（空気流量計）から検出される吸入空気量とエンジン回転数Ｎとから求めることができる他、例えばコントローラ２９から燃料噴射装置１４に出力される制御信号（燃料噴射指令）から算出することもできる。排気温度Ｔは、排気温センサ２６から読込む。
【００７７】
上記（ｂ）の第２の推定捕集量Ｈ2は、コントローラ２９の記憶部２９Ａに格納された前述の第２のマップを用いて推定することができる。即ち、差圧ΔＰと排気ガス流量と推定捕集量Ｈ1とを対応させた第２のマップに基づいて、現時点の第２の推定捕集量Ｈ2を推定することができる。なお、差圧ΔＰは、圧力センサ２４から読込んだフィルタ２１の上流側の圧力Ｐ1と、圧力センサ２５から読込んだ下流側の圧力Ｐ2とから、上述の数２式を用いて演算することができる。
【００７８】
ステップ１で、推定捕集量Ｈ（第１の推定捕集量Ｈ1と第２の推定捕集量Ｈ2とのうちの少なくとも何れか）を求めた（算出した）ならば、ステップ２に進む。ステップ２では、自動再生を行うか否かの判定を行う。具体的には、例えば、推定捕集量Ｈ（第１の推定捕集量Ｈ1および／または第２の推定捕集量Ｈ2）が予め設定した再生開始閾値Ｈt以上であるか否かにより、自動再生を行うか否かの判定を行う。このステップ２で、「ＮＯ」、即ち、推定捕集量Ｈ（両方の推定捕集量Ｈ1，Ｈ2）が再生開始閾値Ｈtよりも小さいと判定された場合は、フィルタ２１に再生が必要な程、粒子状物質が捕集されていない（フィルタ２１が目詰まりしていない）と考えられる。この場合は、ステップ１の前に戻り、ステップ１以降の処理を繰り返す。
【００７９】
一方、ステップ２で、「ＹＥＳ」、即ち、推定捕集量Ｈ（少なくとも何れか一方の推定捕集量Ｈ1，Ｈ2）が再生開始閾値Ｈt以上であると判定された場合は、フィルタ２１の再生が必要な程、フィルタ２１に粒子状物質が捕集されていると考えられる。そこで、この場合は、ステップ３に進む。ステップ３では、自動再生を行うべきか手動再生を行うべきかの判定を行う。即ち、ステップ３では、自動再生の間隔Ａが基準時間α以内で、かつ、該基準時間α以内の間隔で行われた自動再生の回数Ｂが回数閾値β以上であるか否かを判定する。
【００８０】
ステップ３で、「ＮＯ」、即ち、自動再生の間隔Ａが基準時間α以内でない、または、基準時間α以内の間隔で行われた回数Ｂが回数閾値β以上でないと判定された場合は、手動再生を行う程、自動再生の頻度が高くなっていないと考えられる。この場合は、ステップ４に進み、自動再生を開始する。即ち、ステップ４では、コントローラ２９から燃料噴射装置１４にポスト噴射する旨の制御信号を出力する。これにより、エンジン１０からの排気ガスの温度（排気温度Ｔ）を上昇させ、フィルタ２１に捕集（堆積）された粒子状物質を燃焼し除去する。
【００８１】
続くステップ５では、自動再生を終了すべきか否かを排気温度Ｔに基づいて判定する。即ち、排気温度Ｔが低いまま再生処理を継続すると、ポスト噴射により燃料消費量が増大するのに対して粒子状物質の燃焼、除去が進まない状態となるおそれがある。そこで、ステップ５では、排気温度Ｔが排気温度閾値Ｔt以上であるか否かを判定する。排気温度Ｔは排気温センサ２６から読込む。
【００８２】
ステップ５で、「ＮＯ」、即ち、排気温度Ｔが排気温度閾値Ｔt未満であると判定された場合は、自動再生を終了する。そして、ステップ１の前に戻り、ステップ１以降の処理を繰り返す。一方、ステップ５で、「ＹＥＳ」、即ち、排気温度Ｔが排気温度閾値Ｔt以上であると判定された場合は、ステップ６に進む。ステップ６では、上述のステップ１と同様に、粒子状物質の捕集量の推定を行う。続くステップ７では、ステップ６で求めた（推定した）推定捕集量Ｈ（第１の推定捕集量Ｈ1と第２の推定捕集量Ｈ2とのうちの少なくとも何れか）に基づいて、自動再生を終了するか否かの判定を行う。即ち、ステップ７では、例えば、推定捕集量Ｈ（第１の推定捕集量Ｈ1および／または第２の推定捕集量Ｈ2）が予め設定した再生終了閾値Ｈe以下であるか否かにより、自動再生を終了するか否かの判定を行う。
【００８３】
ステップ７で、「ＮＯ」、即ち、推定捕集量Ｈ（両方の推定捕集量Ｈ1，Ｈ2）が再生終了閾値Ｈeよりも大きいと判定された場合は、再生により燃焼し除去した粒子状物質の量が未だ十分でない、換言すれば、フィルタ２１に残存する粒子状物質の量が多いと考えられる。この場合は、ステップ５の前に戻り、ステップ５以降の処理を繰り返す。一方、ステップ７で、「ＹＥＳ」、即ち、推定捕集量Ｈ（少なくとも一方推定捕集量Ｈ1，Ｈ2）が再生終了閾値Ｈe以下であると判定された場合は、自動再生処理によりフィルタ２１の粒子状物質が十分に燃焼し除去されたと考えられる。この場合は、自動再生を終了し、リターンを介してスタートに戻り、ステップ１以降の処理を繰り返す。
【００８４】
一方、ステップ３で、「ＹＥＳ」、即ち、自動再生の間隔Ａが基準時間α以内で、かつ、基準時間α以内の間隔で行われた自動再生の回数Ｂが回数閾値β以上であると判定された場合は、自動再生の頻度が高く、手動再生を行うことが必要と考えられる。この場合は、ステップ８の手動再生処理に進む。
【００８５】
ステップ８の手動再生処理は、図５に示すステップ１１〜ステップ１６の処理となる。即ち、ステップ１１で、自動再生の頻度が高いため自動再生処理が正常でないとし、続くステップ１２で、オペレータに対して手動再生を要求する。即ち、ステップ１２では、コントローラ２９から報知器２７に報知音、報知表示等を発する旨の報知信号を出力し、オペレータに対して、手動で再生を行うように報知する。
【００８６】
続くステップ１３では、手動再生を開始するか否かの判定を行う。この判定は、例えば、オペレータが手動再生スイッチ２８を操作することにより手動再生スイッチ２８からコントローラ２９に対してスイッチが操作された旨の信号が出力されたか否かにより行うことができる。ステップ１３で、「ＮＯ」、即ち、未だ手動再生スイッチ２８が操作された旨の信号が出力されていないと判定された場合は、ステップ１２の前に戻り、ステップ１２以降の処理を繰り返す。一方、ステップ１３で、「ＹＥＳ」、即ち、手動再生スイッチ２８が操作された旨の信号が出力されたと判定された場合は、ステップ１４に進み、手動再生を開始する。ステップ１４では、コントローラ２９から燃料噴射装置１４にポスト噴射する旨の制御信号を出力する。この場合、必要に応じて、エンジン１０の回転数Ｎを上昇させる。これにより、エンジン１０からの排気ガスの温度（排気温度Ｔ）を上昇させ、フィルタ２１に捕集（堆積）された粒子状物質を燃焼し除去する。
【００８７】
ステップ１５では、上述のステップ１、ステップ６と同様に、粒子状物質の捕集量の推定を行う。続くステップ１６では、ステップ１５で求めた（推定した）推定捕集量Ｈ（第１の推定捕集量Ｈ1と第２の推定捕集量Ｈ2とのうちの少なくとも何れか）に基づいて、手動再生を終了するか否かの判定を行う。即ち、ステップ１６では、例えば、推定捕集量Ｈ（第１の推定捕集量Ｈ1および／または第２の推定捕集量Ｈ2）が予め設定した再生終了閾値Ｈe以下であるか否かにより、手動再生を終了するか否かの判定を行う。
【００８８】
ステップ１６で、「ＮＯ」、即ち、推定捕集量Ｈ（両方の推定捕集量Ｈ1，Ｈ2）が再生終了閾値Ｈeよりも大きいと判定された場合は、手動再生により燃焼し除去した粒子状物質の量が未だ十分でない、換言すれば、フィルタ２１に残存する粒子状物質の量が多いと考えられる。この場合は、ステップ１５の前に戻り、ステップ１５以降の処理を繰り返す。一方、ステップ１６で、「ＹＥＳ」、即ち、推定捕集量Ｈ（少なくとも一方推定捕集量Ｈ1，Ｈ2）が再生終了閾値Ｈe以下であると判定された場合は、手動再生処理によりフィルタ２１の粒子状物質が十分に燃焼し除去されたと考えられる。この場合は、手動再生を終了し、図５のリターン、図４のリターンを介してスタートに戻り、ステップ１以降の処理を繰り返す。
【００８９】
かくして、第１の実施の形態によれば、ステップ３の処理により、自動再生の頻度から手動再生を行うか否かを判定する。このため、例えば軽負荷作業中や低回転状態の待機（放置）のときに、排気温度Ｔが十分に上昇しないことから、ステップ５の処理により自動再生が終了し、自動再生が短時間に繰り返し行われる傾向になる（頻度が増える）と、ステップ３の処理により、ステップ８に進み、オペレータに対して手動で再生を行うように報知される。
【００９０】
この場合、オペレータの操作に基づく手動再生は、オペレータの再生を行うとの意識（意図）の下で行われる再生であるため、例えばエンジン１０の回転数Ｎを上昇させて排気温度Ｔを十分に高くした上で行うことができる。これにより、図６中に実線の特性線３３で示すように、フィルタ２１に捕集された粒子状物質を十分に燃焼し、除去することができ、再生が短時間に繰り返し行われることを抑制することができる。この結果、燃料消費量の低減（低燃費化）、過堆積の抑制、エンジンオイルに燃料が混入することによるエンジンオイルの希釈化（オイルダイリューション）の抑制を図ることができ、再生装置２２、延いては油圧ショベル１の安定性、信頼性を向上することができる。
【００９１】
第１の実施の形態によれば、ステップ３の処理により、自動再生の間隔Ａが基準時間α以内で、かつ、該基準時間α以内の間隔で行われた自動再生の回数Ｂが回数閾値β以上となったときに、ステップ１２の処理により、オペレータに対して手動で再生を行うように報知する構成としている。このため、自動再生が繰り返し行われる傾向となることを、自動再生の間隔Ａと回数Ｂとに基づいて安定して判定することができる。これにより、手動再生を行うべきときに（手動再生が必要なときに）、オペレータに対してその報知を確実に行うことができる。
【００９２】
第１の実施の形態によれば、ステップ５の処理により、自動再生を開始した後、排気温度Ｔが排気温度閾値Ｔt未満になると、自動再生を終了する構成としている。このため、排気温度Ｔが低く、粒子状物質の十分な燃焼を見込めないときは、自動再生を終了することで、燃料消費量の増大、オイルダイリューションを抑制することができる。一方、自動再生を終了することで、次の自動再生までの間隔が短くなっても、ステップ３およびこれに続くステップ１２の処理により、オペレータに対して手動で再生を行うように報知され、ステップ１４で、手動再生が行われる。このため、排気温度Ｔが低い状態のまま自動再生が継続されることと、自動再生が繰り返し行われることとの両方を抑制することができる。これにより、燃料消費量の低減（低燃費化）、過堆積の抑制、オイルダイリューションの抑制を高次元で図ることができる。
【００９３】
第１の実施の形態によれば、自動再生および手動再生は、ステップ７およびステップ１６の処理により、推定捕集量Ｈ（第１の推定捕集量Ｈ1および／または第２の推定捕集量Ｈ2）が再生終了閾値Ｈe以下になると、その再生を終了する構成としている。このため、再生終了閾値Ｈeを小さく設定することで、再生直後のフィルタ２１の粒子状物質の量（残存量）を少なくすることができ、次の再生までの間隔を長くすることができる。一方、再生終了閾値Ｈeを小さく設定すると、自動再生のときに、排気温度Ｔが低いことで粒子状物質が十分に燃焼しない場合に、再生終了閾値Ｈe以下となるまでに長い時間を要したり、再生終了閾値Ｈe以下にならない可能性がある。
【００９４】
この場合でも、排気温度Ｔが排気温度閾値Ｔt未満になったときに、自動再生が終了するため、排気温度Ｔが低い状態のまま自動再生が継続されることを抑制することができる。この場合、再生終了閾値Ｈe以下になる前に自動再生が終了するため、次の自動再生までの間隔が短くなるが、この間隔が短くなっても、それが継続すると、ステップ３およびこれに続くステップ１２の処理により、オペレータに対して手動で再生を行うように報知され、ステップ１４で、手動再生が行われる。このため、次の再生までの間隔を長くすることを確保しつつ、排気温度Ｔが低い状態のまま自動再生が継続されることと自動再生が繰り返し行われることとを抑制することができる。
【００９５】
なお、第１の実施の形態では、図４のステップ１、ステップ６、図５のステップ１５の処理が本発明の構成要件であるＰＭ演算手段の具体例を示し、図４のステップ２（必要に応じて、ステップ５、ステップ７）の処理が自動再生判定手段の具体例を示している。さらに、図４のステップ３（必要に応じて、ステップ１６）の処理が本発明の構成要件である手動再生判定手段の具体例を示している。
【００９６】
次に、図７は本発明の第２の実施の形態を示している。第２の実施の形態の特徴は、自動再生を、ポスト噴射ではなく、エンジンの吸気側に設けた吸気絞り弁と排気側に設けた排気絞り弁とのうちの少なくとも一方の絞り弁の流路を絞る方向に駆動することにより行う構成としたことにある。なお、第２の実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００９７】
図中、４１はフィルタ２１に捕集された粒子状物質を燃焼させることにより該フィルタ２１の再生を行う再生装置である。再生装置４１は、燃料噴射装置１４、吸気絞り弁４２、排気絞り弁４３、回転センサ２３、圧力センサ２４，２５、排気温センサ２６、報知器２７、手動再生スイッチ２８およびコントローラ２９を含んで構成されている。この再生装置４１により、自動再生を行うときは、吸気絞り弁４２と排気絞り弁４３とのうちの少なくとも一方の絞り弁の流路を絞る方向に駆動することによりフィルタ２１に堆積した粒子状物質を燃焼して除去する。一方、手動再生を行うときは、報知器２７からの報知音等を受け、オペレータの手動により燃料噴射装置１４でポスト噴射を行い、フィルタ２１に堆積した粒子状物質を燃焼して除去する。
【００９８】
吸気絞り弁４２は、エンジン１０の吸気管１１側に設けられ、該吸気絞り弁４２は、フィルタ２１の再生を行う再生装置４１を構成している。ここで、吸気絞り弁４２は、コントローラ２９からの制御信号により通常時は開弁状態（例えば、燃料噴射量Ｆに対応した開度、または全開状態）に保持される。一方、自動再生を行うときは、コントローラ２９からの制御信号により吸気絞り弁４２は流路を絞る方向に駆動される。
【００９９】
これにより、吸気絞り弁４２は、空気と燃料との空燃比がリッチ傾向となるように吸入空気量を絞る。このとき、エンジン１０の燃焼室内では、空燃比がリッチ傾向となった燃料を燃焼させることにより、排気管１２側に排出する排気ガスの温度が上昇し、フィルタ２１に捕集された粒子状物質を燃焼し除去することができる。
【０１００】
排気絞り弁４３は、エンジン１０の排気管１２側に設けられ、該排気絞り弁４３も、フィルタ２１の再生を行う再生装置４１を構成している。ここで、排気絞り弁４３は、コントローラ２９からの制御信号により通常時は全開状態に保持される。一方、自動再生を行うときは、コントローラ２９からの制御信号により排気絞り弁４３は流路を絞る方向に駆動され、その開度を小さく絞る制御を行う。
【０１０１】
これにより、排気絞り弁４３は、排気管１２内を流れる排気ガスの流量を絞ってエンジン１０に背圧を与え、エンジン１０の負荷を増大させる。このとき、コントローラ２９は、エンジン１０の燃料噴射装置１４による燃料噴射量Ｆを上記負荷に対応して増大させる。この結果、排気ガスの温度が上昇し、フィルタ２１に捕集された粒子状物質を燃焼し除去することができる。
【０１０２】
第２の実施の形態は、上述の如き吸気絞り弁４２と排気絞り弁４３とのうちの少なくとも一方の絞り弁の流路を絞る方向に駆動することにより自動再生を行うもので、その基本的作用については、上述した第１の実施の形態によるものと格別差異はない。
【０１０３】
特に、第２の実施の形態の場合は、自動再生を吸気絞り弁４２と排気絞り弁４３とのうちの少なくとも一方の絞り弁の流路を絞る方向に駆動することにより行うため、自動再生をポスト噴射により行う場合と比較して低温で行うことができる。これにより、フィルタ２１の耐久性を向上することができる。
【０１０４】
なお、上述した各実施の形態では、ステップ３の処理により、自動再生の間隔Ａが基準時間α以内で、かつ、該基準時間α以内の間隔で行われた自動再生の回数Ｂが回数閾値β以上となったときに、ステップ１２の処理により、オペレータに対して手動で再生を行うように報知する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、図８に示す変形例のように、自動再生の回数Ｂが予め設定した回数計測時間γ内に予め設定した所定回数（回数閾値δ）以上となったときに、オペレータに対して手動で再生を行うように報知する構成としてもよい。即ち、図４のステップ３を、自動再生の回数Ｂが回数計測時間γ内に回数閾値δ以上（Ｂ≧δ）となったか否かを判定する構成としてもよい。
【０１０５】
この場合は、自動再生が繰り返し行われる傾向となることを、回数計測時間γ内の自動再生の回数Ｂに基づいて安定して判定することができる。これにより、手動再生を行うべきときに（手動再生が必要なときに）、オペレータに対してその報知を確実に行うことができる。回数計測時間γおよび回数閾値δは、軽負荷作業や低回転状態の待機（放置）が継続されることにより排気温度Ｔが十分に上昇せずに自動再生が繰り返し行われていることを適切に判定できるように、予め実験、計算、シミュレーション等に基づいてその値を設定する。
【０１０６】
上述した各実施の形態では、第１の推定捕集量Ｈ1は、エンジン回転数Ｎと燃料噴射量Ｆと排気温度（排気ガス温度）Ｔに基づいて推定する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、第１の推定捕集量Ｈ1を、エンジン回転数Ｎと燃料噴射量Ｆと排気温度Ｔだけでなく、フィルタ等の各部の温度、エンジン負荷等の状態量（運転状態を表す状態量）等を合せて用いて行う構成としてもよい。
【０１０７】
上述した各実施の形態では、排気ガス浄化装置１８を、酸化触媒２０とフィルタ２１とにより構成した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、酸化触媒と粒子状物質除去フィルタの他、尿素噴射弁、選択還元触媒装置等を組合せて用いる構成としてもよい。
【０１０８】
さらに、前述した各実施の形態では、排気ガス浄化装置１８を小型の油圧ショベル１に搭載した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明による排気ガス浄化装置を備えた建設機械はこれに限るものではなく、例えば中型以上の油圧ショベルに適用してもよい。また、ホイール式の下部走行体を備えた油圧ショベル、ホイールローダ、フォークリフト、油圧クレーン等の建設機械にも広く適用することができるものである。
【符号の説明】
【０１０９】
１  油圧ショベル（建設機械）
２  下部走行体（車体）
４  上部旋回体（車体）
１０  エンジン
１８  排気ガス浄化装置
２１  フィルタ
２２，４１  再生装置
２６  排気温センサ
２７  報知器
２８  手動再生スイッチ
２９  コントローラ
【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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【図７】
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【図８】
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