(57)【要約】【課題】捕集手段の再生による燃費の悪化を抑制できる作業機械を提供する。【解決手段】ＤＰＦ３の再生処理中に増加させたエンジン出力を電気エネルギとしてバッテリ２６に蓄電することに優先して、圧油のエネルギとしてアキュムレータ１８で蓄圧するように構成した。これにより、ＰＭ除去のために増加させたエンジン出力を、油圧で各部が駆動される作業機械にとって後に有効に利用しやすい形態で回収できるので、エネルギの回収および回収したエネルギの利用の効率が高く、燃費を向上できる。【選択図】図２
2012097670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンによって駆動されて圧油を吐出する油圧ポンプと、
前記エンジンによって駆動される発電機と、
前記エンジンの排気ガスの排出経路に設けられて、前記排気ガスに含まれる捕集対象物を捕集する捕集手段と、
前記捕集手段の再生の要否を判断する再生要否判断手段と、
前記捕集手段の再生が完了したか否かを判断する再生完了判断手段と、
前記再生要否判断手段で前記捕集手段の再生が必要であると判断されると、前記エンジンの負荷を増加させ、前記再生完了判断手段で前記捕集手段の再生が完了したと判断されると前記エンジンの負荷の増加を中止する負荷制御手段と、
前記エンジンの出力を前記油圧ポンプからの圧油のエネルギとして蓄圧する蓄圧手段と、
前記エンジンの出力を前記発電機で発電された電気エネルギとして蓄電する蓄電手段とを備え、
前記負荷制御手段は、前記再生要否判断手段で前記捕集手段の再生が必要であると判断されると、前記エンジンの出力を前記油圧ポンプからの圧油のエネルギとして前記蓄圧手段で蓄圧することで前記エンジンの負荷を増加させ、前記蓄圧手段での蓄圧の上限まで蓄圧した後、前記エンジンの出力を前記発電機で発電された電気エネルギとして前記蓄電手段で蓄電することで前記エンジンの負荷を増加させるように前記蓄圧手段および前記蓄電手段を制御することを特徴とする作業機械。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械において、
オペレータによる前記捕集手段の再生の指示入力を受け付ける再生指示入力手段をさらに備え、
前記再生要否判断手段は、前記再生指示入力手段で前記捕集手段の再生の指示入力を受け付けると、前記捕集手段の再生の必要があると判断することを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１に記載の作業機械において、
前記捕集手段の再生が行われた後の作業機械の累積稼働時間が所定の時間を経過したか否かを判断する累積稼働時間判断手段をさらに備え、
前記再生要否判断手段は、前記累積稼働時間判断手段で前記累積稼働時間が前記所定の時間を経過したと判断されると、前記捕集手段の再生の必要があると判断することを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項１に記載の作業機械において、
前記排出経路中の前記捕集手段前後の前記排気ガスの圧力差を検出する排ガス通過抵抗検出手段をさらに備え、
前記再生要否判断手段は、前記排ガス通過抵抗検出手段で検出した前記排気ガスの差圧が所定の差圧以上である場合には、前記捕集手段の再生の必要があると判断することを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の作業機械において、
前記排出経路中の前記捕集手段前後の前記排気ガスの圧力差を検出する排ガス通過抵抗検出手段をさらに備え、
前記再生完了判断手段は、前記再生要否判断手段で前記捕集手段の再生が必要であると判断された後、前記排ガス通過抵抗検出手段で検出した前記排気ガスの差圧が前記捕集手段の再生の完了を判定する所定の差圧以下である場合には、前記捕集手段の再生が完了したと判断することを特徴とする作業機械。
【請求項６】
請求項４に記載の作業機械において、
前記再生完了判断手段は、前記再生要否判断手段で前記捕集手段の再生が必要であると判断された後、前記排ガス通過抵抗検出手段で検出した前記排気ガスの差圧が前記捕集手段の再生の完了を判定する所定の差圧以下である場合には、前記捕集手段の再生が完了したと判断することを特徴とする作業機械。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の作業機械において、
所定時間以上前記負荷制御手段が前記エンジンの負荷を増加させているか否かを判断するエンジン負荷増加時間判断手段をさらに備え、
前記再生完了判断手段は、前記エンジン負荷増加時間判断手段で所定時間以上前記負荷制御手段が前記エンジンの負荷を増加させていると判断されると、前記捕集手段の再生が完了したと判断することを特徴とする作業機械。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の作業機械において、
前記排出経路中の前記捕集手段前後の前記排気ガスの圧力差を検出する排ガス通過抵抗検出手段と、
所定時間以上前記負荷制御手段が前記エンジンの負荷を増加させているか否かを判断するエンジン負荷増加時間判断手段をさらに備え、
前記再生完了判断手段は、前記再生要否判断手段で前記捕集手段の再生が必要であると判断された後、前記排ガス通過抵抗検出手段で検出した前記排気ガスの差圧が前記捕集手段の再生の完了を判定する所定の差圧以下であり、かつ、前記エンジン負荷増加時間判断手段で所定時間以上前記負荷制御手段が前記エンジンの負荷を増加させていると判断されると、前記捕集手段の再生が完了したと判断することを特徴とする作業機械。
【請求項９】
請求項４に記載の作業機械において、
所定時間以上前記負荷制御手段が前記エンジンの負荷を増加させているか否かを判断するエンジン負荷増加時間判断手段をさらに備え、
前記再生完了判断手段は、前記再生要否判断手段で前記捕集手段の再生が必要であると判断された後、前記排ガス通過抵抗検出手段で検出した前記排気ガスの差圧が前記捕集手段の再生の完了を判定する所定の差圧以下であり、かつ、前記エンジン負荷増加時間判断手段で所定時間以上前記負荷制御手段が前記エンジンの負荷を増加させていると判断されると、前記捕集手段の再生が完了したと判断することを特徴とする作業機械。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の作業機械において、
前記蓄圧手段の圧力を検出する圧力検出手段をさらに備え、
前記負荷制御手段は、前記再生要否判断手段で前記捕集手段の再生が必要であると判断された後、前記再生完了判断手段で前記捕集手段の再生が完了したと判断されるまでの間で、（１）前記圧力検出手段で検出される前記蓄圧手段の圧力が上限値以下である場合には前記エンジンの出力を前記油圧ポンプからの圧油のエネルギとして前記蓄圧手段で蓄圧することで前記エンジンの負荷を増加させ、（２）前記圧力検出手段で検出される前記蓄圧手段の圧力が前記上限値を超えている場合には前記エンジンの出力を前記発電機で発電された電気エネルギとして前記蓄電手段で蓄電することで前記エンジンの負荷を増加させるように前記蓄圧手段および前記蓄電手段を制御することを特徴とする作業機械。
【請求項１１】
請求項１０に記載の作業機械において、
前記蓄電手段の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記エンジンへの燃料のポスト噴射を行うポスト噴射手段とをさらに備え、
前記負荷制御手段は、（１）前記電圧検出手段で検出される前記蓄電手段の電圧が上限電圧以下であれば前記エンジンの出力を前記発電機で発電された電気エネルギとして前記蓄電手段で蓄電することで前記エンジンの負荷を増加させるように前記蓄電手段を制御し、（２）前記電圧検出手段で検出される前記蓄電手段の電圧が上限電を超えていれば前記蓄電手段での蓄電を停止するように前記蓄電手段を制御し、
前記ポスト噴射手段は、前記再生要否判断手段で前記捕集手段の再生が必要であると判断された後、前記再生完了判断手段で前記捕集手段の再生が完了したと判断されるまでの間で、前記電圧検出手段で検出される前記蓄電手段の電圧が上限電を超えているために前記負荷制御手段が前記蓄電手段での蓄電を停止させた場合には、前記エンジンへの燃料のポスト噴射を行うことを特徴とする作業機械。
【請求項１２】
エンジンによって駆動されて圧油を吐出する油圧ポンプと、
前記エンジンによって駆動される発電機と、
前記エンジンの出力を前記油圧ポンプからの圧油のエネルギとして蓄圧する蓄圧手段と、
前記エンジンの出力を前記発電機で発電された電気エネルギとして蓄電する蓄電手段と、
前記蓄圧手段で蓄圧された圧油のエネルギによって駆動される油圧アクチュエータと、
前記蓄電手段で蓄電された電気エネルギによって駆動される電動機と、
前記蓄圧手段で蓄圧された圧油のエネルギによる前記油圧アクチュエータの駆動、および、前記蓄電手段で蓄電された電気エネルギによる前記電動機の駆動を制御する駆動制御手段とを備え、
前記駆動制御手段は、前記蓄圧手段で蓄圧された圧油のエネルギによる前記油圧アクチュエータの駆動を前記蓄電手段で蓄電された電気エネルギによる前記電動機の駆動に優先するように前記油圧アクチュエータの駆動および前記電動機の駆動を制御することを特徴とする作業機械。
【請求項１３】
請求項１２に記載の作業機械において、
前記蓄圧手段の圧力を検出する圧力検出手段をさらに備え、
前記駆動制御手段は、（１）前記圧力検出手段で検出される前記蓄圧手段の圧力が下限値以上である場合には、前記電動機を駆動せずに前記蓄圧手段で蓄圧された圧油のエネルギによって前記油圧アクチュエータを駆動し、（２）前記圧力検出手段で検出される前記蓄圧手段の圧力が下限値未満である場合には、前記油圧アクチュエータを駆動せずに前記蓄電手段で蓄電された電気エネルギによって前記電動機を駆動するように前記油圧アクチュエータの駆動および前記電動機の駆動を制御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、排気ガスの浄化装置を備えた作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気ガス中に含まれる粒子状物資をフィルタで捕集する排気ガスの浄化装置が知られている。この浄化装置を搭載した作業機械では、粒子状物資を捕集するフィルタの前後の圧力差が所定値に達すると、フィルタを再生するのに必要な温度まで排気ガス温度が上昇するようにエンジン出力を増加させている。そして、排気ガス温度上昇のために増加させたエンジン出力を圧油のエネルギとしてアキュムレータで蓄圧するように構成されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−４６９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した特許文献に記載の作業機械では、フィルタの再生の途中で、排気ガス温度上昇のために増加させたエンジン出力を圧油のエネルギとしてアキュムレータで蓄圧しきれなくなるおそれがある。そのため、フィルタの再生の途中で、アキュムレータでの蓄圧を終了せざるを得ないおそれがある。フィルタの再生を継続するためには、排気ガスの温度を上昇させるために、シリンダ内に通常の燃焼より遅いタイミングで、ポスト噴射と呼ばれる補助噴射を行う必要がある。しかし、ポスト噴射で噴射される燃料は、作業機械が行う作業のためのエネルギとして利用されない。そのため、ポスト噴射が行われると燃費が悪化してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）  請求項１の発明による作業機械は、エンジンによって駆動されて圧油を吐出する油圧ポンプと、エンジンによって駆動される発電機と、エンジンの排気ガスの排出経路に設けられて、排気ガスに含まれる捕集対象物を捕集する捕集手段と、捕集手段の再生の要否を判断する再生要否判断手段と、捕集手段の再生が完了したか否かを判断する再生完了判断手段と、再生要否判断手段で捕集手段の再生が必要であると判断されると、エンジンの負荷を増加させ、再生完了判断手段で捕集手段の再生が完了したと判断されるとエンジンの負荷の増加を中止する負荷制御手段と、エンジンの出力を油圧ポンプからの圧油のエネルギとして蓄圧する蓄圧手段と、エンジンの出力を発電機で発電された電気エネルギとして蓄電する蓄電手段とを備え、負荷制御手段は、再生要否判断手段で捕集手段の再生が必要であると判断されると、エンジンの出力を油圧ポンプからの圧油のエネルギとして蓄圧手段で蓄圧することでエンジンの負荷を増加させ、蓄圧手段での蓄圧の上限まで蓄圧した後、エンジンの出力を発電機で発電された電気エネルギとして蓄電手段で蓄電することでエンジンの負荷を増加させるように蓄圧手段および蓄電手段を制御することを特徴とする。
（２）  請求項２の発明は、請求項１に記載の作業機械において、オペレータによる捕集手段の再生の指示入力を受け付ける再生指示入力手段をさらに備え、再生要否判断手段は、再生指示入力手段で捕集手段の再生の指示入力を受け付けると、捕集手段の再生の必要があると判断することを特徴とする。
（３）  請求項３の発明は、請求項１に記載の作業機械において、捕集手段の再生が行われた後の作業機械の累積稼働時間が所定の時間を経過したか否かを判断する累積稼働時間判断手段をさらに備え、再生要否判断手段は、累積稼働時間判断手段で累積稼働時間が所定の時間を経過したと判断されると、捕集手段の再生の必要があると判断することを特徴とする。
（４）  請求項４の発明は、請求項１に記載の作業機械において、排出経路中の捕集手段前後の排気ガスの圧力差を検出する排ガス通過抵抗検出手段をさらに備え、再生要否判断手段は、排ガス通過抵抗検出手段で検出した排気ガスの差圧が所定の差圧以上である場合には、捕集手段の再生の必要があると判断することを特徴とする。
（５）  請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の作業機械において、排出経路中の捕集手段前後の排気ガスの圧力差を検出する排ガス通過抵抗検出手段をさらに備え、再生完了判断手段は、再生要否判断手段で捕集手段の再生が必要であると判断された後、排ガス通過抵抗検出手段で検出した排気ガスの差圧が捕集手段の再生の完了を判定する所定の差圧以下である場合には、捕集手段の再生が完了したと判断することを特徴とする。
（６）  請求項６の発明は、請求項４に記載の作業機械において、再生完了判断手段は、再生要否判断手段で捕集手段の再生が必要であると判断された後、排ガス通過抵抗検出手段で検出した排気ガスの差圧が捕集手段の再生の完了を判定する所定の差圧以下である場合には、捕集手段の再生が完了したと判断することを特徴とする。
（７）  請求項７の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の作業機械において、所定時間以上負荷制御手段がエンジンの負荷を増加させているか否かを判断するエンジン負荷増加時間判断手段をさらに備え、再生完了判断手段は、エンジン負荷増加時間判断手段で所定時間以上負荷制御手段がエンジンの負荷を増加させていると判断されると、捕集手段の再生が完了したと判断することを特徴とする。
（８）  請求項８の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の作業機械において、排出経路中の捕集手段前後の排気ガスの圧力差を検出する排ガス通過抵抗検出手段と、所定時間以上負荷制御手段がエンジンの負荷を増加させているか否かを判断するエンジン負荷増加時間判断手段をさらに備え、再生完了判断手段は、再生要否判断手段で捕集手段の再生が必要であると判断された後、排ガス通過抵抗検出手段で検出した排気ガスの差圧が捕集手段の再生の完了を判定する所定の差圧以下であり、かつ、エンジン負荷増加時間判断手段で所定時間以上負荷制御手段がエンジンの負荷を増加させていると判断されると、捕集手段の再生が完了したと判断することを特徴とする。
（９）  請求項９の発明は、請求項４に記載の作業機械において、所定時間以上負荷制御手段がエンジンの負荷を増加させているか否かを判断するエンジン負荷増加時間判断手段をさらに備え、再生完了判断手段は、再生要否判断手段で捕集手段の再生が必要であると判断された後、排ガス通過抵抗検出手段で検出した排気ガスの差圧が捕集手段の再生の完了を判定する所定の差圧以下であり、かつ、エンジン負荷増加時間判断手段で所定時間以上負荷制御手段がエンジンの負荷を増加させていると判断されると、捕集手段の再生が完了したと判断することを特徴とする。
（１０）  請求項１０の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の作業機械において、蓄圧手段の圧力を検出する圧力検出手段をさらに備え、負荷制御手段は、再生要否判断手段で捕集手段の再生が必要であると判断された後、再生完了判断手段で捕集手段の再生が完了したと判断されるまでの間で、（１）圧力検出手段で検出される蓄圧手段の圧力が上限値以下である場合にはエンジンの出力を油圧ポンプからの圧油のエネルギとして蓄圧手段で蓄圧することでエンジンの負荷を増加させ、（２）圧力検出手段で検出される蓄圧手段の圧力が上限値を超えている場合にはエンジンの出力を発電機で発電された電気エネルギとして蓄電手段で蓄電することでエンジンの負荷を増加させるように蓄圧手段および蓄電手段を制御することを特徴とする。
（１１）  請求項１１の発明は、請求項１０に記載の作業機械において、蓄電手段の電圧を検出する電圧検出手段と、エンジンへの燃料のポスト噴射を行うポスト噴射手段とをさらに備え、負荷制御手段は、（１）電圧検出手段で検出される蓄電手段の電圧が上限電圧以下であればエンジンの出力を発電機で発電された電気エネルギとして蓄電手段で蓄電することでエンジンの負荷を増加させるように蓄電手段を制御し、（２）電圧検出手段で検出される蓄電手段の電圧が上限電を超えていれば蓄電手段での蓄電を停止するように蓄電手段を制御し、ポスト噴射手段は、再生要否判断手段で捕集手段の再生が必要であると判断された後、再生完了判断手段で捕集手段の再生が完了したと判断されるまでの間で、電圧検出手段で検出される蓄電手段の電圧が上限電を超えているために負荷制御手段が蓄電手段での蓄電を停止させた場合には、エンジンへの燃料のポスト噴射を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、捕集手段の再生による燃費の悪化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】作業機械の一例としての油圧ショベルの外観を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の油圧ショベル１００の油圧回路を示す図である。
【図３】第１の実施の形態のＤＰＦ３の再生処理に関する動作についての処理内容を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施の形態の油圧ショベル１００の油圧回路を示す図である。
【図５】第２の実施の形態のＤＰＦ３の再生処理に関する動作についての処理内容を示すフローチャートである。
【図６】第３の実施の形態の油圧ショベル１００の油圧回路を示す図である。
【図７】第３の実施の形態のＤＰＦ３の再生処理に関する動作についての処理内容を示すフローチャートである。
【図８】変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
−−−第１の実施の形態−−−
図１〜３を参照して、本発明による作業機械の第１の実施の形態を説明する。図１は本発明による作業機械の一例としての油圧ショベルの外観を示す図である。この油圧ショベル１００は、無限軌道式の下部走行体１０１上に、旋回輪１１０を介して上部旋回体１０２が旋回自由に装架されている。上部旋回体１０２は、構造体をなす旋回フレーム１０３、旋回フレーム１０３の前部左側には運転室１０４が、旋回フレーム１０３の前部中央にはフロント作業腕１０５が、旋回フレーム１０３の後部側には、フロント作業腕１０５とのバランスをとるためのカウンタウエイト１０６が設置されている。
【０００９】
旋回フレーム１０３上の運転室１０４とカウンタウエイト１０６との間には、機械室を画成した建屋カバー１０７が設置されている。機械室にはエンジン１や、エンジン１によって駆動される油圧ポンプ（メインポンプ）６などが設置されている。
【００１０】
フロント作業腕１０５は、ブームシリンダ１１４により上下方向に揺動自在に上部旋回体１０２に取り付けられたブーム１１３と、ブーム１１３に連結されてアームシリンダ１１６により上下方向に揺動自在に取り付けられたアーム１１５と、アーム１１５の先端部分に連結されてバケットシリンダ１１８により上下方向に回動自在に取り付けられた作業具（バケット）１１７とを有する。
【００１１】
図２は、油圧ショベル１００の油圧回路を示す図である。なお、図２では、ブームシリンダ１１４以外の各シリンダ１１６，１１８、および、各シリンダ１１６，１１８のコントロール弁や操作レバーの記載を省略している。この油圧回路には、メインポンプ６と、コントロール弁９と、メインリリーフ弁１２と、作動油タンク８と、動力吸収装置２００とが設けられている。また、この油圧回路には、コントロール弁９を制御するための不図示のパイロットポンプ、および、操作レバー１０と、動力吸収装置２００を制御する制御回路２３とが設けられている。
【００１２】
メインポンプ６を駆動するエンジン１に対して、排気管２と、Diesel Particulate Filter（以下ＤＰＦ）３とが直列に接続されている。ＤＰＦ３は、エンジン１の排気ガス中に含まれる捕集対象物である、粒子状物質（ＰＭ）を捕集する排ガス浄化装置である。ＤＰＦ３には、排気ガスの温度が上昇すると捕集されたＰＭを燃焼させてＤＰＦ３から除去するように自己再生機能が備えられている。ＤＰＦ３は、酸化触媒３ａと、フィルタ部３ｂを有している。ＤＰＦ３には、フィルタ部３ｂの前後の差圧を検出する排気圧センサ４と、フィルタ部３ｂへ流入する排気ガスの温度を検出する排気温度センサ５とが設けられている。エンジン回転数センサ７は、エンジン１の回転速度（回転数）を検出するセンサである。
【００１３】
メインポンプ６は油圧ショベル１００の各アクチュエータに圧油を供給する可変容量型のポンプであり、エンジン１により駆動されると作動油タンク８の作動油をコントロール弁９を介してブームシリンダ１１４に供給する。メインポンプ６から供給される圧油は、不図示の各コントロール弁を介してアームシリンダ１１６、バケットシリンダ１１８などにも供給される。メインリリーフ弁１２は、この油圧回路の最高圧力を規定する。コントロール弁９は、ブームシリンダ１１４のボトム室またはロッド室への圧油の流れを制御する油圧パイロット式のコントロール弁であり、操作レバー１０の操作量に応じたパイロット圧油の圧力によってスプールの位置が制御される。操作レバー１０によって制御される、コントロール弁９に供給されるパイロット圧油の圧力は、圧力センサ１３，１４によって検出される。
【００１４】
動力吸収装置２００には、蓄圧弁１５と、アキュムレータ１８と、圧力センサ１９と、アシスト弁２０と、油圧モータ２１と、発電機／電動機２４と、インバータ／コンバータ２５と、バッテリ２６と、バッテリ電圧センサ２７とが設けられている。蓄圧弁１５は、油路４１の途中に設けられた切替弁である。なお、油路４１は、メインポンプ６から吐出されてコントロール弁９を通過した作動油が作動油タンク８へ戻るための油路である。油路４１のうち、蓄圧弁１５の上流の油路を油路４１ａとし、蓄圧弁１５の下流の油路を油路４１ｂとする。蓄圧弁１５は、制御回路２３からの制御信号によってメインポンプ６からの圧油をアキュムレータ１８に供給するか、作動油タンク８へ戻すかを制御する。すなわち、蓄圧弁１５は、制御回路２３からの制御信号によって油路４１ａを後述するアキュムレータ１８が接続されている油路４３と接続するか、油路４１ｂと接続するかを制御する。
【００１５】
アキュムレータ１８は、メインポンプ６からの圧油を蓄圧する蓄圧手段であり、油路４３を介して蓄圧弁１５と接続されている。油路４３には、アキュムレータ１８で蓄圧された圧油の逆流を防止する逆止弁１７が配設されている。圧力センサ１９は、アキュムレータ１８に蓄圧される圧油の圧力を検出するための圧力センサである。
【００１６】
アシスト弁２０は、アキュムレータ１８と後述する油圧モータ２１とを接続する油路４４に設けられた切替弁である。アシスト弁２０は、制御回路２３からの制御信号によってアキュムレータ１８に蓄積された圧油を油圧モータ２１に供給するか否かを切り替える。油路４４のうち、アシスト弁２０の上流の油路を油路４４ａとし、アシスト弁２０の下流の油路を油路４４ｂとする。
【００１７】
油圧モータ２１は、固定容量型の油圧モータであり、その出力軸がメインポンプ６の入力軸と直結されている。なお、油圧モータ２１は、可変容量型の油圧モータであってもよい。油圧モータ２１は、後述するように、アキュムレータ１８に蓄圧された圧油によって駆動される。２２は、メークアップ弁であり、アシスト弁２０が閉じているときに油圧モータ２１に作動油タンク８の作動油を供給する。
【００１８】
発電機／電動機２４は、交流発電機としても機能し、交流電動機としても機能する。入力軸でもあり出力軸でもある発電機／電動機２４の回転軸は、メインポンプ６の入力軸と直結されている。発電機／電動機２４は、インバータ／コンバータ２５に接続されている。
【００１９】
インバータ／コンバータ２５は、発電機／電動機２４で発電された交流電力を所定電圧の直流電力に変換してバッテリ２６に供給する。また、インバータ／コンバータ２５は、バッテリ２６に蓄電された直流電力を所定電圧、所定周波数の交流電力に変換して発電機／電動機２４に供給する。インバータ／コンバータ２５は、制御回路２３によって制御される。バッテリ２６は、たとえば鉛蓄電池や、リチウムイオンバッテリのように、直流電力を蓄電する２次電池であるが、電気二重層コンデンサなどであってもよい。バッテリ電圧センサ２７は、バッテリ２６の電圧を検出するセンサである。
【００２０】
制御回路２３は、蓄圧弁１５、アシスト弁２０およびインバータ／コンバータ２５などを制御する制御装置であり、圧力センサ１３，１４，１９と、排気圧センサ４と、排気温度センサ５と、エンジン回転数センサ７と、バッテリ電圧センサ２７とが接続されている。また、制御回路２３は、エンジン１を制御するエンジン制御回路１ａと接続されて、エンジン１についての情報を授受する。制御回路２３による蓄圧弁１５、アシスト弁２０およびインバータ／コンバータ２５の制御については後に詳述する。
【００２１】
このように構成される油圧ショベル１００では、各操作レバーが操作されると各油圧シリンダに対応する各コントロール弁のスプールが駆動され、各操作レバーの操作量に応じた速度で各油圧シリンダが駆動される。たとえば、ブームシリンダ１１４は、操作レバー１０が操作されると、不図示のパイロットポンプからのパイロット圧油が操作レバー１０の操作量に応じた圧力でコントロール弁９のスプールを駆動させる。その結果、ブームシリンダ１１４が操作レバー１０の操作量に応じた速度で駆動される。
【００２２】
ブームシリンダ１１４のボトム側油室に圧油が供給されると、ブーム１１３は上部旋回体１０２に対して上方向に揺動駆動され、ロッド側油室１４ｂに圧油が供給されると、ブーム１１３は上部旋回体１０２に対して下方向に揺動駆動される。アームシリンダ１１６の図示しないボトム側油室に圧油が供給されると、アーム１１５はブーム１１３に対して下方向に揺動駆動され、図示しないロッド側油室に圧油が供給されると、アーム１１５はブーム１１３に対して上方向に揺動駆動される。
【００２３】
バケットシリンダ１１８のボトム側油室に圧油が供給されると、バケット１１７はアーム１１５に対して下方向に揺動駆動され、ロッド側油室に圧油が供給されると、バケット１１７はアーム１１５に対して上方向に揺動駆動される。
【００２４】
−−−ＤＰＦ３の再生処理と動力吸収装置２００による動力の回収について−−−
後述するようなＤＰＦ３の再生処理が行われていない場合には、動力吸収装置２００では、蓄圧弁１５は、油路４１ａと油路４１ｂとを連通し、油路４１ａと油路４３とを遮断する。したがって、メインポンプ６から吐出されてコントロール弁９を通過した作動油は、油路４１ａ，４１ｂを介して作動油タンク８へ戻る。アシスト弁２０は、油路４４ａと油路４４ｂとを遮断している。また、発電機／電動機２４は発電していない。エンジン１が起動されると、排気ガスが排気管２およびＤＰＦ３を経由して外界（大気中）に排出される。排気ガスに含まれるＰＭは、ＤＰＦ３で捕集される。
【００２５】
排気ガスの温度が高い状態であれば、ＤＰＦ３に捕集されたＰＭは、ＤＰＦ３の自己再生機能によって燃焼されるのでＤＰＦ３がＰＭで目詰まりすることはない。しかし、排気ガスの温度が低い状態が継続すると、ＤＰＦ３に捕集されたＰＭが燃焼されないので、ＤＰＦ３はＰＭで次第に目詰まりする。
【００２６】
そこで、本実施の形態の油圧ショベル１００では、排気圧センサ４で検出したＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆに基づいて、ＤＰＦ３の目詰まりを検出する。そして、前後差圧△Ｐｆが、エンジン回転数に対応してあらかじめ設定されている差圧上限値△Ｐｆｈを超え、かつ、排気温度センサ５で検出した排気ガスの温度Ｔｆが所定温度Ｔｆｌ未満であれば、制御回路２３が次のように各部を制御することで、以下に述べるＤＰＦ３の再生処理を行う。なお、排気温度センサ５で検出した排気ガスの温度Ｔｆが所定温度Ｔｆｌ以上であれば、ＤＰＦ３に捕集されたＰＭがＤＰＦ３の自己再生機能によって燃焼されるので、次に述べるＤＰＦ３の再生処理を行う必要がない。すなわち、前後差圧△Ｐｆが差圧上限値△Ｐｆｈを超え、かつ、排気ガスの温度Ｔｆが所定温度Ｔｆｌ未満であることが、第１の実施の形態における、ＤＰＦ３の再生処理の開始条件である。
【００２７】
制御回路２３は、排気圧センサ４で検出したＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆと、エンジン回転数センサ７で検出したエンジン１の回転速度Ｎｅｎｇとを読み込む。そして、制御回路２３は、ＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆが、エンジン回転数Ｎｅｎｇに対応してあらかじめ設定されている差圧上限値△Ｐｆｈを超え、かつ、排気温度センサ５で検出した排気ガスの温度Ｔｆが所定温度Ｔｆｌ未満であると判断すると、油路４１ａと油路４３とを連通するように蓄圧弁１５を制御する。これにより、メインポンプ６の圧油が、コントロール弁９を介してアキュムレータ１８に供給されることになり、アキュムレータ１８での蓄圧が開始される。
【００２８】
なお、アキュムレータ１８での蓄圧開始前に、圧力センサ１９で検出されるアキュムレータ１８の圧力Ｐａｃが蓄圧上限値Ｐａｃｈを超えていれば、制御回路２３は、油路４１ａと油路４１ｂとを連通するように蓄圧弁１５を制御する。そして、制御回路２３は、後述するように、発電機／電動機２４で発電を開始するように各部を制御する。ここで、蓄圧上限値Ｐａｃｈは、アキュムレータ１８へのエネルギの蓄積量をできるだけ多くするために、たとえば、アキュムレータ１８の耐久性を損なわない範囲で最も高い圧力に設定されることが望ましい。
【００２９】
コントロール弁９および蓄圧弁１５を介して作動油タンク８に戻っていたメインポンプ６の圧油が、上述したように蓄圧弁１５が切り替えられることでアキュムレータ１８に供給されるようになると、メインポンプ６の駆動負荷が増加する。そのため、エンジン制御回路１ａは、増加した駆動負荷に見合うだけのエンジントルクを増大させるように、エンジン１を制御する。すなわち、エンジン制御回路１ａは、エンジン１に対する燃料噴射量を増量して、エンジン１の回転数を一定に保ったまま、出力トルクを増加させるようにエンジン１を制御する。
【００３０】
エンジン１の回転数が一定であっても、出力トルクが増加すれば排気ガスの温度Ｔｆが上昇する。そのため、ＤＰＦ３の自己再生機能によって、ＤＰＦ３に捕集されたＰＭの燃焼が促進されるので、ＤＰＦ３の目詰まりが解消する。エンジン出力の増加分のエネルギは、アキュムレータ１８に圧油のエネルギとして蓄積される。すなわち、排気ガスの温度Ｔｆを上昇させるために余分に出力されたエンジン１の動力は、動力吸収装置２００によって回収されることになる。
【００３１】
アキュムレータ１８の容量には限度があるので、圧力センサ１９で検出されるアキュムレータ１８の圧力Ｐａｃが蓄圧上限値Ｐａｃｈを超えると、制御回路２３は、油路４１ａと油路４１ｂとを連通するように蓄圧弁１５を制御する。これにより、メインポンプ６から吐出される圧油がコントロール弁９および蓄圧弁１５を介して作動油タンク８に戻るようになり、増加していたメインポンプ６の駆動負荷が減少する。そのため、このままでは、エンジントルクが減少して、排気ガスの温度Ｔｆが下がる。
【００３２】
そこで、本実施の形態では、バッテリ電圧センサ２７で検出されるバッテリ２６の電圧Ｖｂが所定電圧Ｖｂｈ以下であれば、発電機／電動機２４での発電（バッテリ２６での蓄電）を開始することで、エンジン１の負荷を増加させ、上述したように排気ガスの温度Ｔｆを上昇させる。具体的には、制御回路２３は、バッテリ電圧センサ２７で検出されるバッテリ２６の電圧Ｖｂが所定電圧Ｖｂｈ以下であることを条件として、発電機／電動機２４で発電された電力をバッテリ２６に供給するようインバータ／コンバータ２５を制御する。エンジン出力の増加分のエネルギは、バッテリ２６に電気エネルギとして蓄積される。すなわち、排気ガスの温度Ｔｆを上昇させるために余分に出力されたエンジン１の動力は、動力吸収装置２００によって回収されることになる。
【００３３】
なお、発電機／電動機２４での発電開始前に、バッテリ電圧センサ２７で検出されるバッテリ２６の電圧Ｖｂが所定電圧Ｖｂｈを超えていた場合には、上述した発電機／電動機２４での発電は行わず、後述するポスト噴射を行うように制御回路２３は各部を制御する。
【００３４】
上述したように、発電機／電動機２４で発電された電力をバッテリ２６に供給した結果、バッテリ電圧センサ２７で検出されるバッテリ２６の電圧Ｖｂが所定電圧Ｖｂｈを超えると、バッテリ２６を過充電から保護するため、制御回路２３は、発電機／電動機２４で発電された電力のバッテリ２６への供給を停止するようインバータ／コンバータ２５を制御することで、発電機／電動機２４での発電を終了させる。これにより、エンジン１の負荷が減少するので、エンジントルクが減少して、排気ガスの温度Ｔｆが下がる。
【００３５】
そこで、本実施の形態では、ポスト噴射を行うことで排気ガスの温度Ｔｆを上昇させる。具体的には、制御回路２３は、ポスト噴射を行うようにエンジン制御回路１ａに制御信号を出力する。エンジン制御回路１ａは、エンジン１の膨張行程で燃料を噴射するようにエンジン１を制御する。
【００３６】
上述したように排気ガスの温度Ｔｆを上昇させると、ＤＰＦ３に捕集されたＰＭの燃焼が促進されてＤＰＦ３の目詰まりが解消し、ＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆが低下する。そこで、ＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆが、エンジン回転数に対応してあらかじめ設定されている差圧下限値△Ｐｆｌ以下となると、制御回路２３は、ＤＰＦ３の再生処理を終了する。
【００３７】
すなわち、アキュムレータ１８に圧油を供給している場合には、制御回路２３は、ＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆが差圧下限値△Ｐｆｌ以下となると、油路４１ａと油路４１ｂとを連通するように蓄圧弁１５を制御する。発電機／電動機２４で発電された電力をバッテリ２６に供給している場合には、制御回路２３は、ＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆが差圧下限値△Ｐｆｌ以下となると、発電機／電動機２４で発電された電力のバッテリ２６への供給を停止するようインバータ／コンバータ２５を制御する。これにより、エンジン１の負荷が減少するので、エンジン制御回路１ａは、増量していたエンジン１に対する燃料噴射量を減少させる。
【００３８】
ポスト噴射が行われている場合には、制御回路２３は、ＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆが差圧下限値△Ｐｆｌ以下となると、ポスト噴射を終了するようにエンジン制御回路１ａに制御信号を出力する。これにより、エンジン制御回路１ａは、エンジン１の膨張行程での燃料噴射を中止する。
【００３９】
このように、本実施の形態では、ＤＰＦ３の再生処理中に増加させたエンジン出力を電気エネルギとしてバッテリ２６に蓄電することに優先して、圧油のエネルギとしてアキュムレータ１８で蓄圧するように構成している。これは、ＰＭ除去のために増加させたエンジン出力を電気エネルギとしてバッテリ２６に蓄電する場合よりも、圧油のエネルギとしてアキュムレータ１８で蓄圧するほうが効率が良いからである。すなわち、ＰＭ除去のために増加させたエンジン出力を電気エネルギとしてバッテリ２６に蓄電する場合には、エンジン出力を発電機／電動機２４で一旦電気エネルギ（交流電力）に変換する必要がある。そして、発電機／電動機２４で発電された交流電力を、バッテリ２６で蓄電するためにインバータ／コンバータ２５で直流電力に変換する必要がある。また、バッテリ２６に蓄電された電気エネルギを発電機／電動機２４でメインポンプ６の駆動を補助する運動エネルギに変換するためには、バッテリ２６で蓄電されている直流電力をインバータ／コンバータ２５で発電機／電動機２４を駆動する交流電力に変換する必要がある。そのため、ＰＭ除去のために増加させたエンジン出力を圧油のエネルギとしてアキュムレータ１８で蓄圧する場合と比べてエネルギの変換ロスが増える。
【００４０】
したがって、本実施の形態のように、ＤＰＦ３の再生処理中に増加させたエンジン出力を電気エネルギとしてバッテリ２６に蓄電することに優先して、圧油のエネルギとしてアキュムレータ１８で蓄圧するように構成することで、上述したようなエネルギの変換ロスを抑制して燃費を向上できる。
【００４１】
−−−動力吸収装置２００によって回収された動力の利用について−−−
上述したようにアキュムレータ１８に蓄積された圧油は、油圧モータ２１の駆動に利用される。具体的には、制御回路２３は、圧力センサ１９で検出したアキュムレータ１８の圧力Ｐａｃが所定圧力Ｐ１以上であり、かつ、上述したＤＰＦ３の再生処理が行われていないと判断すると、圧力センサ１３，１４の圧力から操作レバー１０の操作量を算出する。そして制御回路２３は、算出した操作レバー１０が所定の操作量以上であると判断すると、算出した操作量に応じて、油圧モータ２１の傾転量を調整するとともに、油路４４ａと油路４４ｂとを連通するようにアシスト弁２０を制御する。
【００４２】
その結果、アキュムレータ１８に蓄積されていた圧油が油圧モータ２１を駆動する。上述したように油圧モータ２１の出力軸がメインポンプ６の入力軸と直結されているので、油圧モータ２１はエンジン１によるメインポンプ６の駆動を補助することになる。すなわち、動力吸収装置２００によって回収された動力がメインポンプ６の駆動力として利用される。なお、油圧モータ２１によってメインポンプ６の駆動が補助されると、エンジン１の負荷が少なくなる。これにより、エンジン１の燃料消費を低減できる。
【００４３】
メインポンプ６の駆動補助を開始した後、操作レバー１０の操作量が少なくなれば、メインポンプ６の駆動を補助する必要性は低くなる。そこで、制御回路２３は、圧力センサ１３，１４の圧力から操作レバー１０の操作量を算出して、操作レバー１０が所定の操作量未満であると判断すると、油路４４ａと油路４４ｂとを遮断するようにアシスト弁２０を制御する。
【００４４】
メインポンプ６の駆動補助を中止した後、操作レバー１０の操作量が多くなれば、メインポンプ６の駆動を補助する必要性が高くなる。そこで、制御回路２３は、圧力センサ１３，１４の圧力から操作レバー１０の操作量を算出して、操作レバー１０が所定の操作量以上であると判断すると、油路４４ａと油路４４ｂとを遮断するようにアシスト弁２０を制御する。
【００４５】
なお、制御回路２３は、圧力センサ１９で検出したアキュムレータ１８の圧力Ｐａｃが所定圧力Ｐ１以下となると、すなわち、アキュムレータ１８に蓄積されていた圧油が十分ではなくなると、油路４４ａと油路４４ｂとを遮断するようにアシスト弁２０を制御する。
【００４６】
上述したようにバッテリ２６に蓄電された電力は、発電機／電動機２４の駆動に利用される。具体的には、制御回路２３は、バッテリ２６の電圧Ｖｂが所定電圧Ｖ１以上であり、かつ、上述したＤＰＦ３の再生処理が行われていないと判断すると、圧力センサ１３，１４の圧力から操作レバー１０の操作量を算出する。そして制御回路２３は、算出した操作レバー１０が所定の操作量以上であると判断すると、算出した操作量に応じて発電機／電動機２４を駆動するように、インバータ／コンバータ２５を制御する。すなわち、制御回路２３は、算出した操作量に応じて、発電機／電動機２４に印加する電圧や周波数などを変更するようにインバータ／コンバータ２５を制御する。
【００４７】
その結果、バッテリ２６に蓄電されていた電力が発電機／電動機２４を駆動する。上述したように、発電機／電動機２４の回転軸がメインポンプ６の入力軸と直結されているので、発電機／電動機２４はエンジン１によるメインポンプ６の駆動を補助することになる。すなわち、動力吸収装置２００によって回収された動力がメインポンプ６の駆動力として利用される。なお、発電機／電動機２４によってメインポンプ６の駆動が補助されると、エンジン１の負荷が少なくなる。これにより、エンジン１の燃料消費を低減できる。
【００４８】
メインポンプ６の駆動補助を開始した後、操作レバー１０の操作量が少なくなれば、メインポンプ６の駆動を補助する必要性は低くなる。そこで、制御回路２３は、圧力センサ１３，１４の圧力から操作レバー１０の操作量を算出して、操作レバー１０が所定の操作量未満であると判断すると、発電機／電動機２４に対するバッテリ２６からの電力供給を中止するよう、インバータ／コンバータ２５を制御する。
【００４９】
メインポンプ６の駆動の補助を中止した後、操作レバー１０の操作量が多くなれば、メインポンプ６の駆動を補助する必要性が高くなる。そこで、制御回路２３は、圧力センサ１３，１４の圧力から操作レバー１０の操作量を算出して、操作レバー１０が所定の操作量以上であると判断すると、上述した発電機／電動機２４によるメインポンプ６の駆動の補助を再開する。
【００５０】
なお、制御回路２３は、バッテリ２６の電圧Ｖｂが所定電圧Ｖ１以下となると、すなわち、バッテリ２６の残量が少なくなると、バッテリ２６の過放電を防止するために、発電機／電動機２４に対するバッテリ２６からの電力供給を中止するよう、インバータ／コンバータ２５を制御する。
【００５１】
本実施の形態では、アキュムレータ１８に蓄積された圧油のエネルギをバッテリ２６に蓄電された電力のエネルギに優先して利用するように構成されている。これは、上述したように、ＰＭ除去のために増加させたエンジン出力を電気エネルギとしてバッテリ２６に蓄電する場合よりも、圧油のエネルギとしてアキュムレータ１８で蓄圧するほうが効率が良いからである。したがって、アキュムレータ１８の圧力Ｐａｃが所定圧力Ｐ１以上であれば、バッテリ２６の電圧Ｖｂに関わらず、制御回路２３は、アキュムレータ１８に蓄積された圧油のエネルギを油圧モータ２１の駆動に利用するよう各部を制御する。そして、アキュムレータ１８の圧力Ｐａｃが低下して所定圧力Ｐ１未満となった場合、バッテリ２６の電圧Ｖｂが所定電圧Ｖ１以上である場合には、制御回路２３は、バッテリ２６に蓄電された電力のエネルギを油圧モータ２１の駆動に利用するよう各部を制御する。
【００５２】
−−−フローチャート−−−
図３は、上述したＤＰＦ３の再生処理に関する動作についての処理内容を示すフローチャートである。油圧ショベルの不図示のイグニッションスイッチがオンされると、この処理を行うプログラムが起動されて、制御回路２３で実行される。ステップＳ１において、排気圧センサ４で検出したＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆ、および、エンジン回転数センサ７で検出したエンジン１の回転速度Ｎｅｎｇを読み込んでステップＳ２へ進む。
【００５３】
ステップＳ２において、ステップＳ１で読み込んだＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆが、ステップＳ１で読み込んだエンジン１の回転速度Ｎｅｎｇに対応する差圧上限値△Ｐｆｈを超えているか否かを判断する。ステップＳ２が否定判断されるとステップＳ１へ戻る。ステップＳ２が肯定判断されるとステップＳ３へ進み、排気温度センサ５で検出した排気ガスの温度Ｔｆを読み込んでステップＳ４へ進む。ステップＳ４において、ステップＳ３で読み込んだ排気ガスの温度Ｔｆが所定温度Ｔｆｌ未満であるか否かを判断する。
【００５４】
ステップＳ４が否定判断されるとステップＳ１へ戻る。ステップＳ４が肯定判断されるとステップＳ５へ進み、排気圧センサ４で検出したＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆ、および、エンジン回転数センサ７で検出したエンジン１の回転速度Ｎｅｎｇを読み込んでステップＳ６へ進む。ステップＳ６において、ステップＳ５で読み込んだＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆが、ステップＳ５で読み込んだエンジン１の回転速度Ｎｅｎｇに対応する差圧下限値△Ｐｆｌを超えているか否かを判断する。ステップＳ６が肯定判断されるとステップＳ７へ進み、圧力センサ１９で検出されるアキュムレータ１８の圧力Ｐａｃを読み込んでステップＳ８へ進む。
【００５５】
ステップＳ８において、ステップＳ７で読み込んだアキュムレータ１８の圧力Ｐａｃが蓄圧上限値Ｐａｃｈを超えているか否かを判断する。ステップＳ８が否定判断されるとステップＳ１４へ進み、油路４１ａと油路４３とを連通するように蓄圧弁１５を制御して、すなわち、蓄圧弁１５を開くよう制御してステップＳ５へ戻る。
【００５６】
ステップＳ８が肯定判断されるとステップＳ９へ進み、油路４１ａと油路４１ｂとを連通するように蓄圧弁１５を制御して、すなわち、蓄圧弁１５を閉じるよう制御してステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０において、バッテリ電圧センサ２７で検出されるバッテリ２６の電圧Ｖｂを読み込んでステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１において、ステップＳ１０で読み込んだバッテリ２６の電圧Ｖｂが所定電圧Ｖｂｈを超えているか否かを判断する。
【００５７】
ステップＳ１１が否定判断されるとステップＳ１５へ進み、発電機／電動機２４で発電された電力をバッテリ２６に供給するようインバータ／コンバータ２５を制御して、すなわち、発電機を稼働させてステップＳ５へ戻る。ステップＳ１１が肯定判断されるとステップＳ１２へ進み、発電機／電動機２４で発電された電力のバッテリ２６への供給を停止するようインバータ／コンバータ２５を制御して、すなわち、発電機を停止させてステップＳ１３へ進む。
【００５８】
ステップＳ１３において、ポスト噴射を行うようにエンジン制御回路１ａに制御信号を出力してステップＳ５へ戻る。
【００５９】
ステップＳ６が否定判断されるとステップＳ１６へ進み、ＤＰＦ３の再生処理を終了するよう各部を制御する。すなわち、上述したように、アキュムレータ１８に圧油を供給している場合には、油路４１ａと油路４１ｂとを連通するように蓄圧弁１５を制御する。発電機／電動機２４で発電された電力をバッテリ２６に供給している場合には、発電機／電動機２４で発電された電力のバッテリ２６への供給を停止するようインバータ／コンバータ２５を制御する。ポスト噴射が行われている場合には、ポスト噴射を終了するようにエンジン制御回路１ａに制御信号を出力する。ＤＰＦ３の再生処理を終了するとリターンする。
【００６０】
上述した第１の実施の形態の油圧ショベル１００では、次の作用効果を奏する。
（１）  ＤＰＦ３の再生処理中に増加させたエンジン出力を電気エネルギとしてバッテリ２６に蓄電することに優先して、圧油のエネルギとしてアキュムレータ１８で蓄圧するように構成した。これにより、ＰＭ除去のために増加させたエンジン出力を、油圧で各部が駆動される作業機械にとって後に有効に利用しやすい形態で回収できるので、エネルギの回収および回収したエネルギの利用の効率が高く、燃費を向上できる。
【００６１】
すなわち、ＰＭ除去のために増加させたエンジン出力を圧油のエネルギとしてアキュムレータ１８で蓄圧することにより、アキュムレータ１８で蓄圧された圧油で油圧モータ２１を駆動して、メインポンプ６の駆動を補助できる。これに対して、ＰＭ除去のために増加させたエンジン出力を電気エネルギとしてバッテリ２６に蓄電する場合には、上述したように、ＰＭ除去のために増加させたエンジン出力を圧油のエネルギとしてアキュムレータ１８で蓄圧する場合と比べてエネルギの変換ロスが増える。したがって、ＰＭ除去のために増加させたエンジン出力を圧油のエネルギとしてアキュムレータ１８で蓄圧することを優先することにより、上述したようなエネルギの変換ロスを抑制して燃費を向上できる。
【００６２】
（２）  アキュムレータ１８の容積には限度があるため、ＤＰＦ３の再生処理の途中で、排気ガス温度上昇のために増加させたエンジン出力を圧油のエネルギとしてアキュムレータ１８で蓄圧しきれなくなるおそれがある。しかし、アキュムレータ１８の圧力Ｐａｃが蓄圧上限値Ｐａｃｈを超えると、アキュムレータ１８での蓄圧に替えて、ＰＭ除去のために増加させたエンジン出力を電気エネルギとしてバッテリ２６に蓄電するように構成したので、ＰＭ除去のために増加させたエンジン出力を無駄にすることがなく、燃費を向上できる。
【００６３】
（３）  バッテリ２６の電圧Ｖｂが所定電圧Ｖｂｈを超えると、バッテリ２６での蓄電を終了して、ポスト噴射を行うように構成した。これにより、排気ガスの温度Ｔｆを上昇させ続けることができるので、ＤＰＦ３を確実に再生できる。
【００６４】
（４）  ＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆが差圧上限値△Ｐｆｈを超えた際に、エンジン１の出力を増加させて排気温度を上昇させることでＤＰＦ３の再生処理を行うように構成した。これにより、ＤＰＦ３の目詰まりの進行を抑制できる。
【００６５】
（５）  ＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆが差圧下限値△Ｐｆｌ以下となると、ＤＰＦ３の再生処理を終了するように構成した。換言すると、ＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆが差圧下限値△Ｐｆｌを超えていれば、ＤＰＦ３の再生処理を継続するように構成した。これにより、ＤＰＦ３を確実に再生できる。
【００６６】
（６）  ＰＭ除去のために増加させたエンジン出力の回収にアキュムレータ１８を用いるように構成した。そしてアキュムレータ１８で蓄圧した圧油によって油圧モータ２１を駆動することで、エンジン１によるメインポンプ６の駆動を補助するように構成した。これにより、ＤＰＦ３の再生のために増加させたエンジン出力を、圧油を媒体として圧力エネルギとして一時的に蓄積しておいて、後にエネルギ変換を必要とせずに圧油により油圧モータ２１を効率よく駆動することができるので、ＤＰＦ３の再生に伴う燃費の悪化を抑制できる。
【００６７】
（７）  バッテリ２６で蓄電した電力によって発電機／電動機２４を駆動することで、エンジン１によるメインポンプ６の駆動を補助するように構成した。これにより、ＤＰＦ３の再生のために増加させたエンジン出力を電気エネルギとして一時的に貯蔵しておいて、後にメインポンプ６の駆動力として有効利用できるので、ＤＰＦ３の再生に伴う燃費の悪化を抑制できる。
【００６８】
（８）  アキュムレータ１８に蓄積された圧油のエネルギをバッテリ２６に蓄電された電力のエネルギに優先して利用するように構成した。これにより、エネルギ変換に係るロスを抑制できるので、効率的であり、燃料消費量を抑制できる。
【００６９】
−−−第２の実施の形態−−−
図４，５を参照して、本発明による作業機械の第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、ＤＰＦ３の再生処理をオペレータの指示に基づいて開始する点で、第１の実施の形態と異なる。
【００７０】
図４は、第２の実施の形態の油圧ショベル１００の油圧回路を示す図である。なお、図４では、ブームシリンダ１１４以外の各シリンダ１１６，１１８、および、各シリンダ１１６，１１８のコントロール弁や操作レバーの記載を省略している。本実施の形態では、制御回路２３に強制再生スイッチ２８が接続されている。強制再生スイッチ２８は、ＤＰＦ３の再生処理の開始をオペレータが指示するための操作スイッチであり、たとえば、運転室１０４内に設けられている。
【００７１】
オペレータの操作によって強制再生スイッチ２８がオンされると、上述した第１の実施の形態において前後差圧△Ｐｆが差圧上限値△Ｐｆｈを超え、かつ、排気ガスの温度Ｔｆが所定温度Ｔｆｌ未満であった場合と同様に、制御回路２３は、ＤＰＦ３の再生処理を開始する。すなわち、上述した第１の実施の形態では、前後差圧△Ｐｆが差圧上限値△Ｐｆｈを超え、かつ、排気ガスの温度Ｔｆが所定温度Ｔｆｌ未満であることがＤＰＦ３の再生処理の開始条件であるが、第２の実施の形態では、強制再生スイッチ２８がオンされることがＤＰＦ３の再生処理の開始条件である。
【００７２】
具体的には、強制再生スイッチ２８がオンされると、制御回路２３は、油路４１ａと油路４３とを連通するように蓄圧弁１５を制御する。これにより、メインポンプ６の圧油が、コントロール弁９を介してアキュムレータ１８に供給されることになり、メインポンプ６の駆動負荷が増加する。したがって、上述したように、エンジン１に対する燃料噴射量が増量されて出力トルクが増加し、排気ガスの温度Ｔｆが上昇する。
【００７３】
そのため、ＤＰＦ３の自己再生機能によって、ＤＰＦ３に捕集されたＰＭの燃焼が促進されるので、ＤＰＦ３の目詰まりが解消する。エンジン出力の増加分のエネルギは、アキュムレータ１８に圧油のエネルギとして蓄積される。
【００７４】
なお、強制再生スイッチ２８がオンされても、圧力センサ１９で検出されるアキュムレータ１８の圧力Ｐａｃが蓄圧上限値Ｐａｃｈを超えていれば、制御回路２３は、油路４１ａと油路４１ｂとを連通するように蓄圧弁１５を制御する。そして、制御回路２３は、後述するように、発電機／電動機２４で発電を開始するように各部を制御する。
【００７５】
圧力センサ１９で検出されるアキュムレータ１８の圧力Ｐａｃが蓄圧上限値Ｐａｃｈを超えると、制御回路２３は、油路４１ａと油路４１ｂとを連通するように蓄圧弁１５を制御する。これにより、メインポンプ６から吐出される圧油がコントロール弁９および蓄圧弁１５を介して作動油タンク８に戻るようになり、増加していたメインポンプ６の駆動負荷が減少する。
【００７６】
次いで、制御回路２３は、発電機／電動機２４で発電された電力をバッテリ２６に供給するようインバータ／コンバータ２５を制御する。これにより、エンジン１の負荷が増加し、排気ガスの温度Ｔｆが上昇したままとなる。エンジン出力の増加分のエネルギは、バッテリ２６に電気エネルギとして蓄積される。
【００７７】
なお、発電機／電動機２４での発電開始前に、バッテリ電圧センサ２７で検出されるバッテリ２６の電圧Ｖｂが所定電圧Ｖｂｈを超えていた場合には、上述した発電機／電動機２４での発電は行わず、後述するポスト噴射を行うように制御回路２３は各部を制御する。
【００７８】
バッテリ電圧センサ２７で検出されるバッテリ２６の電圧Ｖｂが所定電圧Ｖｂｈを超えると、制御回路２３は、発電機／電動機２４で発電された電力のバッテリ２６への供給を停止するようインバータ／コンバータ２５を制御することで、発電機／電動機２４での発電を終了させる。これにより、エンジン１の負荷が減少する。
【００７９】
次いで、制御回路２３は、ポスト噴射を行うようにエンジン制御回路１ａに制御信号を出力する。これにより、エンジン制御回路１ａがポスト噴射するようにエンジン１を制御するので、排気ガスの温度Ｔｆが上昇したままとなる。
【００８０】
本実施の形態では、制御回路２３は、強制再生スイッチ２８がオンされてからあらかじめ設定された時間（設定再生時間ｔｓｅｔ）の経過後に（すなわち、再生処理の継続時間が設定再生時間ｔｓｅｔ以上となり）、ＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆが、エンジン回転数に対応してあらかじめ設定されている差圧下限値△Ｐｆｌ未満となると、ＤＰＦ３の再生処理を終了する。設定再生時間ｔｓｅｔは、ＤＰＦ３の再生処理に必要な時間としてあらかじめ設定された時間であり、たとえば数分から数１０分程度に設定されている。なお、設定再生時間ｔｓｅｔが経過しても、前後差圧△Ｐｆが差圧下限値△Ｐｆｌ以上であれば、制御回路２３は、ＤＰＦ３の再生処理を継続させる。
【００８１】
アキュムレータ１８に圧油を供給している場合には、制御回路２３は、設定再生時間ｔｓｅｔが経過し、かつ、前後差圧△Ｐｆが差圧下限値△Ｐｆｌ未満であれば、油路４１ａと油路４１ｂとを連通するように蓄圧弁１５を制御する。発電機／電動機２４で発電された電力をバッテリ２６に供給している場合には、制御回路２３は、設定再生時間ｔｓｅｔが経過し、かつ、前後差圧△Ｐｆが差圧下限値△Ｐｆｌ未満であれば、発電機／電動機２４で発電された電力のバッテリ２６への供給を停止するようインバータ／コンバータ２５を制御する。これにより、エンジン１の負荷が減少するので、エンジン制御回路１ａは、増量していたエンジン１に対する燃料噴射量を減少させる。
【００８２】
ポスト噴射が行われている場合には、制御回路２３は、設定再生時間ｔｓｅｔが経過し、かつ、前後差圧△Ｐｆが差圧下限値△Ｐｆｌ未満であれば、ポスト噴射を終了するようにエンジン制御回路１ａに制御信号を出力する。これにより、エンジン制御回路１ａは、ポスト噴射を中止する。
【００８３】
−−−フローチャート−−−
図５は、第２の実施の形態のＤＰＦ３の再生処理に関する動作についての処理内容を示すフローチャートである。油圧ショベルの不図示のイグニッションスイッチがオンされると、この処理を行うプログラムが起動されて、制御回路２３で実行される。ステップＳ２０において、強制再生スイッチ２８がオンされるまで待機する。
【００８４】
ステップＳ２０が肯定判断されるとステップＳ２１へ進み、タイマーｔをリセットした後、スタートしてステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２において、ステップＳ２１でスタートしたタイマーｔの経過時間が設定再生時間ｔｓｅｔ未満であるか否かを判断する。ステップＳ２２が肯定判断されるとステップＳ７へ進む。ステップＳ７からステップＳ１５までは、上述した第１の実施の形態の図３のフローチャートで示したステップＳ７からステップＳ１５までと同じである。なお、第２の実施の形態では、ステップＳ１４またはステップＳ１５が実行されるとステップＳ２２へ戻る。
【００８５】
ステップＳ２２が否定判断されるとステップＳ３２へ進み、排気圧センサ４で検出したＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆ、および、エンジン回転数センサ７で検出したエンジン１の回転速度Ｎｅｎｇを読み込んでステップＳ３３へ進む。ステップＳ３３において、ステップＳ３２で読み込んだＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆが、ステップＳ３２で読み込んだエンジン１の回転速度Ｎｅｎｇに対応する差圧下限値△Ｐｆｌ未満であるか否かを判断する。ステップＳ３３が否定判断されるとステップＳ７へ進む。ステップＳ３３が肯定判断されるとステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６は、上述した第１の実施の形態の図３のフローチャートで示したステップＳ１６と同じである。
【００８６】
上述した第２の実施の形態の油圧ショベル１００では、第１の実施の形態の作用効果に加えて、次の作用効果を奏する。
（１）  ＤＰＦ３の再生処理は、数分から数１０分程度の時間を要し、その間、エンジン１を駆動したままとしなければならないため、休憩の直前や１日の作業の終了間際に自動的にＤＰＦ３の再生処理が開始されてしまうと、ＤＰＦ３の再生処理が終了するまでエンジン１を停止させずにオペレータが待機するか、エンジン１を停止させてＤＰＦ３の再生処理を中止する必要があった。
【００８７】
しかし、第２の実施の形態では、オペレータが強制再生スイッチ２８をオンすると、ＤＰＦ３の再生処理が開始されるように構成した。これにより、オペレータの判断により、たとえば、昼休みの休憩の３０分程度前や１日の作業終了の３０分程度前など、エンジン１をしばらくの間停止させる必要がないときに、ＤＰＦ３の再生処理を開始できるので、上述したようにＤＰＦ３の再生処理が終了するまでエンジン１を停止させずにオペレータが待機するか、エンジン１を停止させてＤＰＦ３の再生処理を中止するというような不都合が生じるのを回避できる。
【００８８】
（２）  強制再生スイッチ２８がオンされてから設定再生時間ｔｓｅｔが経過し、かつ、ＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆが差圧下限値△Ｐｆｌ未満であればＤＰＦ３の再生処理を終了するように構成した。これにより、一旦ＤＰＦ３の再生処理が開始されると、少なくとも設定再生時間ｔｓｅｔが経過するまでは、ＤＰＦ３の再生処理が継続されるので、ＤＰＦ３を確実に再生できる。また、設定再生時間ｔｓｅｔが経過しても、ＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆが差圧下限値△Ｐｆｌ以上であればＤＰＦ３の再生処理が終了しないので、ＤＰＦ３を確実に再生できる。
【００８９】
−−−第３の実施の形態−−−
図６，７を参照して、本発明による作業機械の第３の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１または第２の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１または第２の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、ＤＰＦ３の再生処理を作業機械の累積稼働時間に基づいて開始する点で、第１および第２の実施の形態と異なる。
【００９０】
図６は、第３の実施の形態の油圧ショベル１００の油圧回路を示す図である。なお、図６では、ブームシリンダ１１４以外の各シリンダ１１６，１１８、および、各シリンダ１１６，１１８のコントロール弁や操作レバーの記載を省略している。本実施の形態では、制御回路２３にアワーメータ２９が接続されている。アワーメータ２９は、油圧ショベル１００の累積稼働時間、すなわち、エンジン１の累積稼働時間を計時するタイマである。
【００９１】
前回のＤＰＦ３の再生処理が完了したときのエンジン１の累積稼働時間をＴｂとし、現時点におけるエンジン１の累積稼働時間をＴｎとする。前回のＤＰＦ３の再生処理が完了したときのエンジン１の累積稼働時間Ｔｂは、制御回路２３内の不図示のメモリで記憶されている。制御回路２３は、不図示のメモリに記憶されている累積稼働時間Ｔｂを読み込み、アワーメータ２９から現時点におけるエンジン１の累積稼働時間Ｔｎを読み込んで、両者を比較する。そして、前回のＤＰＦ３の再生処理が完了したときからあらかじめ設定された時間（再生間隔時間△Ｔ）を超えてエンジン１が稼働していると判断されると、上述した第２の実施の形態において強制再生スイッチ２８がオンされた場合と同様に、制御回路２３は、ＤＰＦ３の再生処理を開始する。
【００９２】
すなわち、上述した第２の実施の形態では、強制再生スイッチ２８がオンされることがＤＰＦ３の再生処理の開始条件であるが、第３の実施の形態では、前回のＤＰＦ３の再生処理が完了してからのエンジン１の累積稼働時間が再生間隔時間△Ｔを超えることがＤＰＦ３の再生処理の開始条件である。ＤＰＦ３の再生処理の開始後の各部の動作は、第２の実施の形態と同じであるので詳細な説明は省略する。なお、第３の実施の形態では、ＤＰＦ３の再生処理が完了すると、制御回路２３は、累積稼働時間Ｔｂを現時点におけるエンジン１の累積稼働時間Ｔｎで書き換える（更新する）。
【００９３】
−−−フローチャート−−−
図７は、第３の実施の形態のＤＰＦ３の再生処理に関する動作についての処理内容を示すフローチャートである。油圧ショベルの不図示のイグニッションスイッチがオンされると、この処理を行うプログラムが起動されて、制御回路２３で実行される。ステップＳ１７において、不図示のメモリに記憶されている累積稼働時間Ｔｂを読み込んでステップＳ１８へ進む。ステップＳ１８において、アワーメータ２９から現時点におけるエンジン１の累積稼働時間Ｔｎを読み込んでステップＳ１９へ進む。
【００９４】
ステップＳ１９において、ステップＳ１７で読み込んだ累積稼働時間Ｔｂと、ステップＳ１８で読み込んだ累積稼働時間Ｔｎとを比較し、前回のＤＰＦ３の再生処理が完了したときから再生間隔時間△Ｔを超えてエンジン１が稼働しているか否かを判断する。ステップＳ１９が否定判断されるとステップＳ１８へ戻る。ステップＳ１９が肯定判断されるとステップＳ２１へ進む。
【００９５】
ステップＳ２１における処理、ステップＳ２２における処理、およびステップＳ２２が肯定判断された場合のステップＳ７以降の処理については、上述した第２の実施の形態の図５のフローチャートで示した、対応するステップ番号における処理と同じである。
【００９６】
ステップＳ２２が否定判断されるとステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６は、上述した第１の実施の形態の図３のフローチャートで示したステップＳ１６と同じである。ステップＳ１６が実行されるとステップＳ３５へ進み、不図示のメモリに記憶されている累積稼働時間Ｔｂを、アワーメータ２９から読み込んだ現時点におけるエンジン１の累積稼働時間Ｔｎで更新してリターンする。
【００９７】
上述した第３の実施の形態の油圧ショベル１００では、第１および第２の実施の形態の作用効果に加えて、次の作用効果を奏する。
（１）  前回のＤＰＦ３の再生処理が完了したときから再生間隔時間△Ｔを超えてエンジン１が稼働していると判断されると、ＤＰＦ３の再生処理が開始されるように構成した。これにより、再生間隔時間△Ｔ毎にＤＰＦ３の再生処理が開始されるので、ＤＰＦ３の再生処理が長期間行われずＤＰＦ３がＰＭで目詰まりしてしまうという不具合を防止できる。
【００９８】
−−−変形例−−−
（１）  上述した第１の実施の形態では、再生処理が終了したか否かをＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆで判断するように構成しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、第２の実施の形態と同様に、再生処理の継続時間とＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆの双方に基づいて、再生処理が終了したか否かを判断するように構成してもよい。また、たとえば、第３の実施の形態と同様に、再生処理の継続時間に基づいて、再生処理が終了したか否かを判断するように構成してもよい。
【００９９】
（２）  上述した第２の実施の形態では、再生処理の継続時間とＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆの双方に基づいて、再生処理が終了したか否かを判断するように構成しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、第１の実施の形態と同様に、ＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆに基づいて、再生処理が終了したか否かを判断するように構成してもよい。また、たとえば、図８に示すように、第３の実施の形態と同様に、再生処理の継続時間に基づいて、再生処理が終了したか否かを判断するように構成してもよい。
【０１００】
（３）  上述した第３の実施の形態では、再生処理の継続時間に基づいて、再生処理が終了したか否かを判断するように構成しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、第１の実施の形態と同様に、ＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆに基づいて、再生処理が終了したか否かを判断するように構成してもよい。また、たとえば、第２の実施の形態と同様に、再生処理の継続時間とＤＰＦ３の前後差圧△Ｐｆの双方に基づいて、再生処理が終了したか否かを判断するように構成してもよい。
【０１０１】
（４）  上述の説明では、作業機械の一例としての油圧ショベルを挙げて説明しているが、本発明はこれに限定されず、ホイールローダやクレーンなど、エンジンで駆動される他の作業機械にも適用できる。
（５）  上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。
【０１０２】
なお、本発明は、上述した実施の形態のものに何ら限定されず、エンジンによって駆動されて圧油を吐出する油圧ポンプと、エンジンによって駆動される発電機と、エンジンの排気ガスの排出経路に設けられて、排気ガスに含まれる捕集対象物を捕集する捕集手段と、捕集手段の再生の要否を判断する再生要否判断手段と、捕集手段の再生が完了したか否かを判断する再生完了判断手段と、再生要否判断手段で捕集手段の再生が必要であると判断されると、エンジンの負荷を増加させ、再生完了判断手段で捕集手段の再生が完了したと判断されるとエンジンの負荷の増加を中止する負荷制御手段と、エンジンの出力を油圧ポンプからの圧油のエネルギとして蓄圧する蓄圧手段と、エンジンの出力を発電機で発電された電気エネルギとして蓄電する蓄電手段とを備え、負荷制御手段は、再生要否判断手段で捕集手段の再生が必要であると判断されると、エンジンの出力を油圧ポンプからの圧油のエネルギとして蓄圧手段で蓄圧することでエンジンの負荷を増加させ、蓄圧手段での蓄圧の上限まで蓄圧した後、エンジンの出力を発電機で発電された電気エネルギとして蓄電手段で蓄電するように蓄圧手段および蓄電手段を制御することを特徴とする各種構造の作業機械を含むものである。
【符号の説明】
【０１０３】
１  エンジン                      １ａ  エンジン制御回路
３  ＤＰＦ                        ４  排気圧センサ
５  排気温度センサ                ６  メインポンプ
７  エンジン回転数センサ          １５  蓄圧弁
１８  アキュムレータ              １９  圧力センサ
２０  アシスト弁                  ２１  油圧モータ
２３  制御回路                    ２４  発電機／電動機
２５  インバータ／コンバータ      ２６  バッテリ
２７  バッテリ電圧センサ          ２８  強制再生スイッチ
２９  アワーメータ                １００  油圧ショベル
【図１】
2012097670.tif 000003
【図２】
2012097670.tif 000004
【図３】
2012097670.tif 000005
【図４】
2012097670.tif 000006
【図５】
2012097670.tif 000007
【図６】
2012097670.tif 000008
【図７】
2012097670.tif 000009
【図８】
2012097670.tif 000010