JP6618494B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、排気ガス浄化装置を備えた建設機械に関する。

一般に、油圧ショベル、油圧クレーン等の建設機械には、原動機となるエンジンとして、ディーゼルエンジンが搭載されている。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。

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）。

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。

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おそれがある。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）。

ここで、排気ガス浄化装置に設けられた各種センサ類は、建設機械の狭い搭載スペース内では、エンジンの発熱だけでなく、排気ガス浄化装置も高温となるため、熱に弱い電子部品は、エンジンおよび排気ガス浄化装置からの発熱の影響を受ける可能性がある。また、建設機械の走行時や作業時に生じる振動により、センサ基板やハーネス連結部が緩む等の悪影響を受ける可能性がある。

排気ガス浄化装置に設けられた各種センサ類が、故障または誤動作により障害が発生した場合、排気ガス浄化装置のフィルタに捕集された粒子状物質の捕集量の推定が正しく行えなくなる可能性がある。このような場合、排気ガス浄化装置の再生処理の誤動作やフィルタの過度の温度上昇による溶損に繋がるおそれがある。

これに対して、例えば、特許文献２には、補正量推定の算出精度に及ぼすデバイスの異常が検出されたとき、フェールセーフ制御により直ちにエンジンの出力トルクを制御し、その後に運転を停止する技術が開示されている。

特開２０１０−６５５７７号公報 特開２００６−３２２３７５号公報

排気ガス浄化装置に設けられた各種センサ類の故障または誤動作による障害に伴って、粒子状物質の捕集量の推定が正しく行えなくなると、例えば、粒子状物質の過捕集まで十分な余裕があっても、強制的に再生処理を促す処理が行われてしまう可能性がある。また、フェールセーフ制御により燃料噴射量を直ちに制限すると、例えば、作業現場から建設機械を整備場所まで運転しようとしても、エンジンが停止（ストール）してしまい、建設機械を移動することができなくなる可能性がある。

本発明の目的は、排気ガス浄化装置のセンサ（フィルタ入口側センサ）が不調になっても作業を継続することができる建設機械を提供することにある。

本発明の建設機械は、自走可能な車体と、前記車体に搭載され燃焼室で燃料を燃焼させるエンジンと、前記エンジンの制御を行うエンジンコントローラと、前記エンジンの燃焼室に外気を吸入するための吸気マニホルドと、前記エンジンの燃焼室から排気ガスを排出するための排気マニホルドと、前記排気マニホルドの排気ガスの一部を前記排気マニホルドから前記吸気マニホルドに還流させるためのＥＧＲ管と、前記ＥＧＲ管に設けられ、前記ＥＧＲ管を通過する排気ガスの流量を調整するＥＧＲ弁と、前記ＥＧＲ弁の入口側に設けられたＥＧＲ弁入口側圧力センサと、前記ＥＧＲ弁の出口側に設けられたＥＧＲ弁出口側圧力センサと、前記ＥＧＲ弁入口側圧力センサと前記ＥＧＲ弁出口側圧力センサとにより検出される差圧に基づいて、前記ＥＧＲ弁の開度の制御を行うＥＧＲコントローラと、前記エンジンの排気側に設けられ、前記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ている排気ガス浄化装置と、前記排気ガス浄化装置のフィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させることにより、前記フィルタの再生処理を行う再生装置とを備え、前記再生装置は、前記フィルタの入口側に設けられたフィルタ入口側圧力センサと、前記フィルタの出口側に設けられたフィルタ出口側圧力センサと、前記フィルタ入口側圧力センサと前記フィルタ出口側圧力センサとにより検出される差圧に基づいて、前記フィルタの再生処理の制御を行う再生コントローラとを有してなる。

そして、上述した課題を解決するために、本発明の建設機械は、前記再生コントローラは、前記フィルタ入口側圧力センサの圧力値と前記ＥＧＲ弁入口側圧力センサの圧力値との差に基づいて、前記フィルタ入口側圧力センサが不調か否かを判定する不調判定部と、前記不調判定部により不調と判定されたときに、前記再生装置に用いる圧力センサとして前記ＥＧＲ弁入口側圧力センサを前記フィルタ入口側圧力センサに代わって用いるセンサ代用部とを備えている。

本発明によれば、フィルタ入口側センサが不調になっても作業を継続することができる。

即ち、再生コントローラは、フィルタ入口側圧力センサが不調と判定すると、再生装置に用いる圧力センサとしてＥＧＲ弁入口側圧力センサをフィルタ入口側圧力センサに代わって用いる。このため、フィルタ入口側圧力センサの不調をＥＧＲ弁入口側圧力センサで補うことにより、運転を継続することができる。これにより、フィルタ入口側圧力センサが不調になっても、オペレータは、建設機械による作業を継続することができる。

実施の形態による油圧ショベルを示す正面図である。 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。 第１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、制御装置等を示す構成図である。 図３中の制御装置による制御内容を示す流れ図である。 排気マニホルド圧力、フィルタ上流側圧力の時間変化の一例を示す特性線図である。 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、制御装置等を示す構成図である。 図６中の制御装置による制御内容を示す流れ図である。 キースイッチ、ＥＣＵ電源、エンジン回転数、大気圧センサ圧力、排気マニホルド圧力、フィルタ上流側圧力の時間変化の一例を示す特性線図である。

以下、本発明に係る建設機械の実施の形態を、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。

なお、本実施の形態では、小型の油圧ショベルのうち、後方に取付けられたカウンタウエイトが円弧状に形成されると共に、上部旋回体の後側を下部走行体の車幅内に収まる状態で旋回可能な後方超小旋回機を例示している。一方、小型の油圧ショベルとしては、上部旋回体の全体が平面視で円形状に形成されると共に、上部旋回体および仰動させた状態（小旋回姿勢）のフロント装置が下部走行体の車幅内に収まる状態で旋回可能（例えば、車幅の１２０％ないし１３０％以内で上部旋回体およびフロント装置を全旋回させることが可能）な超小旋回機（例えば、超小旋回型のオフセット式油圧ショベル）に適用することもできる。

図１ないし図５は、第１の実施の形態を示している。図１において、建設機械としての油圧ショベル１は、狭い作業現場での作業に適したミニショベルと呼ばれる小型の油圧ショベルである。このような小型の油圧ショベル１は、例えば、トラックに積載されて作業現場に搬送され、市街地における道路脇の側溝堀作業、建物の内部の解体作業等の狭い場所での掘削作業に用いられる。このため、小型の油圧ショベル１は、例えば機械重量が０．７〜８トン程度までに抑えられている。

油圧ショベル１は、キャブ仕様の油圧ショベルとして構成されている。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、下部走行体２に上，下方向の揺動可能に設けられた排土装置３と、下部走行体２上に旋回装置４を介して旋回可能に設けられた上部旋回体５と、上部旋回体５に俯仰の動作が可能に設けられたフロント装置６とを含んで構成されている。

下部走行体２と上部旋回体５は、油圧ショベル１の車体を構成している。そして、車体を構成する上部旋回体５の前側に、フロント装置６が取付けられている。油圧ショベル１は、フロント装置６を用いて土砂の掘削作業を行うことができ、排土装置３を用いて掘削した土砂等を排土する排土作業や除雪作業等を行うことができる。

ここで、フロント装置６は、スイングポスト式の作業装置（フロント作業機）として構成されている。フロント装置６は、例えば、スイングポスト６Ａ、ブーム６Ｂ、アーム６Ｃ、作業具としてのバケット６Ｄ、フロント装置６を左，右に揺動するスイングシリンダ６Ｅ（図２参照）、ブームシリンダ６Ｆ、アームシリンダ６Ｇおよびバケットシリンダ６Ｈ等を備えている。一方、上部旋回体５は、旋回フレーム７、外装カバー８、キャブ９およびカウンタウエイト１２を含んで構成されている。

旋回フレーム７は、上部旋回体５の支持構造体を形成している。旋回フレーム７は、旋回装置４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７には、その後部側にカウンタウエイト１２、エンジン１３が設けられ、左前側にはキャブ９が設けられ、右前側には燃料タンク２５が設けられている。旋回フレーム７には、キャブ９の右側から後側にわたって外装カバー８が設けられている。外装カバー８は、旋回フレーム７、キャブ９およびカウンタウエイト１２と共に、エンジン１３、油圧ポンプ２４、熱交換器２６、排気ガス浄化装置２７等を収容する空間を形成するものである。

キャブ９は、旋回フレーム７の左前側に搭載されている。キャブ９の内部は、オペレータが搭乗する運転室を形成している。キャブ９の内部には、オペレータが着座する運転席１０、各種の操作レバー１１、後述する報知器３７（図３参照）等が配設されている。

カウンタウエイト１２は、フロント装置６との重量バランスをとるものである。カウンタウエイト１２は、エンジン１３の後側に位置して旋回フレーム７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１２の後面側は、円弧状をなして形成されている。これにより、カウンタウエイト１２は、下部走行体２の車体幅内に収まる構成となっている。

エンジン１３は、旋回フレーム７の後側に横置き状態で配置されている。エンジン１３は、油圧ショベル１の車体（上部旋回体５）に原動機（駆動源）として搭載されている。エンジン１３は、内部の燃焼室で燃料を燃焼させる内燃機関であり、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１３には、外気を吸込む吸気管１４（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１７とが設けられている。

吸気管１４は、複数の分岐管を含んで構成される吸気マニホルド１４Ａを有している。吸気マニホルド１４Ａは、エンジン１３の燃焼室に外気を吸入するためのもの（インテークマニホルド）である。吸気管１４の先端側には、外気を清浄化するエアクリーナ１５が接続して設けられている。また、吸気管１４の途中部位には、後述の制御装置３８からの制御信号により開，閉弁される吸気絞り弁１６が設けられている。吸気絞り弁１６は、吸気管１４を通過する外気、即ち、エンジン１３に供給する外気の流量を調整する。

一方、排気管１７は、複数の分岐管を含んで構成される排気マニホルド１７Ａを有している。排気マニホルド１７Ａは、エンジン１３の燃焼室から排気ガスを排出するためのもの（エキゾーストマニホルド）である。排気管１７には、後述の排気ガス浄化装置２７が接続して設けられている。

ここで、エンジン１３は、燃料の噴射により駆動される。即ち、エンジン１３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を含む燃料噴射装置１８（図３参照）により可変に制御される。燃料噴射装置１８は、後述の制御装置３８から出力される制御信号に基づいて、エンジン１３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。

さらに、燃料噴射装置１８は、制御装置３８等と共に、後述の再生装置３１を構成している。燃料噴射装置１８は、制御装置３８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。このポスト噴射により、排気ガスの温度を上昇させ、排気ガス浄化装置２７の粒子状物質除去フィルタ３０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。

ＥＧＲ管１９は、排気管１７と吸気管１４との間に設けられた還流管である。即ち、ＥＧＲ管１９は、エンジン１３から排気管１７内に排出される排気ガスの一部を吸気管１４に還流（ＥＧＲ：排気再循環）させるものである。換言すれば、ＥＧＲ管１９は、排気マニホルド１７Ａの排気ガスの一部を排気マニホルド１７Ａから吸気マニホルド１４Ａに還流させるものである。ＥＧＲ管１９の途中部位には、後述の制御装置３８からの制御信号により開，閉弁されるＥＧＲ弁２０が設けられている。ＥＧＲ弁２０は、ＥＧＲ管１９を通過する排気ガスの流量を調整する。即ち、ＥＧＲ弁２０は、排気管１７から吸気管１４に還流する排気ガスの還流量を調節する排気還流弁であり、排気ガスの一部を吸気側に再循環させることにより、排気ガス中のＮＯｘを低減することができる。

この場合、ＥＧＲ管１９には、ＥＧＲ弁２０の入口側（上流側、排気側）の圧力と出口側（下流側、吸気側）の圧力との差であるＥＧＲ差圧を検出するために、ＥＧＲ差圧センサ２１が設けられている。ＥＧＲ差圧センサ２１は、ＥＧＲ弁２０の入口側に設けられたＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２と、ＥＧＲ弁２０の出口側に設けられたＥＧＲ弁出口側圧力センサ２３とを含んで構成されている。ＥＧＲ差圧センサ２１、即ち、ＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２およびＥＧＲ弁出口側圧力センサ２３は、後述の制御装置３８に電気的に接続されている。制御装置３８は、ＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２により検出される圧力値とＥＧＲ弁出口側圧力センサ２３とにより検出される圧力値とから差圧を算出すると共に、該差圧に基づいてＥＧＲ弁２０の開度の制御を行う。

油圧ポンプ２４は、エンジン１３の左側に取付けられている。油圧ポンプ２４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２４は、エンジン１３によって駆動されることにより、複数のコントロールバルブによって構成される制御弁装置（図示せず）に向けて圧油（作動油）を吐出する。油圧ポンプ２４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２４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。

燃料タンク２５は、キャブ９の右側に位置して旋回フレーム７上に設けられている。燃料タンク２５は、図示しない作動油タンク等と共に外装カバー８に覆われている。燃料タンク２５は、例えば直方体状の耐圧タンクとして形成され、エンジン１３に供給される燃料を貯えるものである。

熱交換器２６は、エンジン１３の右側に位置して旋回フレーム７上に設けられている。熱交換器２６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。熱交換器２６は、エンジン１３の冷却水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）の冷却等も行うものである。

次に、エンジン１３から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置２７について説明する。

排気ガス浄化装置２７は、エンジン１３の排気側に設けられている。図２に示すように、排気ガス浄化装置２７は、エンジン１３の上部左側で、例えば油圧ポンプ２４の上側となる位置に配設され、その上流側はエンジン１３の排気管１７が接続されている。排気ガス浄化装置２７は、排気管１７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。より具体的には、粒子状物質除去フィルタ３０によってエンジン１３から排出される排気ガス中の粒子状物質を捕集する。

即ち、ディーゼルエンジンからなるエンジン１３は、高効率で耐久性にも優れている。しかし、エンジン１３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１７に取付けられる排気ガス浄化装置２７は、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）等を酸化して除去する酸化触媒２９と、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集して除去する粒子状物質除去フィルタ３０とを含んで構成されている。

図３に示すように、排気ガス浄化装置２７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２８を有している。ケーシング２８内には、ＤＯＣと呼ばれる酸化触媒２９と、ＤＰＦと呼ばれるフィルタとしての粒子状物質除去フィルタ３０（以下、フィルタ３０という）とが取外し可能に収容されている。排出口２８Ａは、フィルタ３０よりも下流側に位置してケーシング２８の出口側に接続されている。排出口２８Ａ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。

酸化触媒２９は、例えばケーシング２８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２９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２９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、例えば、一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ２）として除去するものである。

一方、フィルタ３０は、ケーシング２８内で酸化触媒２９の下流側に配置されている。フィルタ３０は、エンジン１３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３０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３０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３１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３０は再生される。

次に、フィルタ３０の再生を行う再生装置３１について説明する。

再生装置３１は、排気ガス浄化装置２７のフィルタ３０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３０の再生を行う。再生装置３１は、前述の燃料噴射装置１８、後述の回転センサ３２，３３、圧力センサ３４，３５、制御装置３８を含んで構成されている。再生装置３１は、後述の制御装置３８の判定により、オペレータの操作に基づくことなくフィルタ３０の再生を自動で行う。即ち、再生装置３１は、制御装置３８の指令信号（制御信号）に応じて燃料噴射装置１８によりポスト噴射を行う。このポスト噴射により、後述するように、排気管１７内の排気ガスの温度を上昇させ、フィルタ３０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。

回転センサ３２，３３は、エンジン１３の回転数Ｎおよびピストンの位置を検出するものである。この場合、一方の回転センサ３２は、例えば、エンジン１３のフライホイール部に設けられ、エンジンの回転数Ｎ（または回転速度）の検出に用いられる。他方の回転センサ３３は、例えば、エンジン１３のギヤケースに設けられ、エンジン気筒の識別（どのピストンが上死点であるか否か等の検知）に用いられる。回転センサ３２は、エンジン１３の回転数Ｎを検出し、その検出信号を制御装置３８に出力する。回転センサ３３は、カムセンサとも呼ばれ、エンジン１３のピストンの位置に対応する回転位置を検出し、その検出信号を制御装置３８に出力する。

制御装置３８は、例えば、回転センサ３３で検出したピストンの位置（に対応する回転位置）に基づいて、燃料噴射装置１８による燃料噴射のタイミングを判定し、燃料噴射装置１８に対して必要な燃料噴射の指令を出力する。また、制御装置３８は、例えば、回転センサ３２で検出したエンジン回転数Ｎと、燃料噴射装置１８で噴射された燃料噴射量Ｆと、排気ガス浄化装置２７内に設けられた排気温センサ（図示せず）で検出した排気温度（排気ガス温度）とに基づいて、フィルタ３０に捕集される粒子状物質の捕集量を推定する。さらに、制御装置３８は、その推定捕集量である第１の推定捕集量Ｈ１に基づいて、フィルタ３０の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１３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。さらに、燃料噴射量Ｆは、例えば、制御装置３８から燃料噴射装置１８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。

圧力センサ３４，３５は、排気ガス浄化装置２７のケーシング２８に設けられている。圧力センサ３４，３５は、フィルタ３０の入口側（上流側）の圧力と出口側（下流側）の圧力との差であるＤＰＦ差圧を検出するためのＤＰＦ差圧センサ３６を構成している。この場合、図３に示すように、フィルタ入口側圧力センサ３４は、フィルタ３０の入口側（上流側）に設けられており、フィルタ出口側圧力センサ３５は、フィルタ３０の出口側（下流側）に設けられている。フィルタ入口側圧力センサ３４およびフィルタ出口側圧力センサ３５は、制御装置３８に電気的に接続されており、フィルタ入口側圧力センサ３４の検出信号およびフィルタ出口側圧力センサ３５の検出信号は、制御装置３８に出力される。

制御装置３８は、フィルタ入口側圧力センサ３４で検出したフィルタ入口側の圧力値Ｐ１とフィルタ出口側圧力センサ３５で検出したフィルタ出口側の圧力値Ｐ２とから差圧ΔＰｈを算出する。これと共に、制御装置３８は、差圧ΔＰｈと排気ガスの温度と排気ガス流量とに基づいて、フィルタ３０に捕集される粒子状物質の捕集量を推定する。制御装置３８は、その推定捕集量である第１の推定捕集量Ｈ１に基づいて、フィルタ３０の再生を行うか否かの判定を行うことができる。

報知器３７は、キャブ９内で運転席１０の近傍に設けられている。報知器３７は、制御装置３８に電気的に接続されている。報知器３７は、制御装置３８からの指令（報知信号）に基づいて、オペレータに必要な情報を報知する。例えば、報知器３７は、後述するように、フィルタ入口側圧力センサ３４に不調がある旨、ＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２をフィルタ入口側圧力センサ３４に代わって用いている旨等を報知する。ここで、報知器３７は、報知音を発するブザー、報知内容を表示するライト、モニタ等により構成することができる。報知器３７は、例えば、制御装置３８がフィルタ入口側圧力センサ３４に不調があると判定した場合に、制御装置３８からの指令（報知信号）に基づいて報知音、報知表示を発する等により、オペレータに対してその旨を報知する。実施の形態では、報知器３７は、オペレータに対する報知内容を表示するモニタより構成している。

次に、エンジン１３、ＥＧＲ弁２０、再生装置３１等の制御を行う制御装置３８について説明する。

制御装置３８は、マイクロコンピュータ、電源回路、駆動回路等を含んで構成されたコントロールユニット（ＥＣＵ）である。制御装置３８は、エンジン制御を行うエンジンコントローラと、ＥＧＲ弁２０の開度の制御を行うＥＧＲコントローラと、フィルタ３０の再生処理の制御を行う再生コントローラとを兼ねている。即ち、制御装置３８は、エンジンコントローラ、ＥＧＲコントローラ、および、再生コントローラに対応する。

実施の形態では、エンジンコントローラとＥＧＲコントローラと再生コントローラとを１つの制御装置３８、即ち、１つのコントロールユニットとして構成している。しかし、例えば、エンジンコントローラとＥＧＲコントローラと再生コントローラとをそれぞれ別体のコントローラにより構成してもよい。この場合は、それぞれのコントローラ間は、通信線等を介して接続することにより、コントローラ間で相互通信（多重通信）が可能となるように構成する。

いずれにしても、エンジンコントローラとしての制御装置３８は、吸気絞り弁１６の開度、吸気燃料噴射装置１８の燃料噴射タイミング、燃料噴射量等を可変に調整することにより、エンジン１３の制御を行う。ＥＧＲコントローラとしての制御装置３８は、ＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２とＥＧＲ弁出口側圧力センサ２３とにより検出される差圧に基づいて、ＥＧＲ弁２０の開度の制御を行う。再生コントローラとしての制御装置３８は、フィルタ入口側圧力センサ３４とフィルタ出口側圧力センサ３５とにより検出される差圧に基づいて、フィルタ３０の再生処理の制御を行う。

このために、制御装置３８は、その入力側が燃料噴射装置１８、ＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２、ＥＧＲ弁出口側圧力センサ２３、回転センサ３２，３３、フィルタ入口側圧力センサ３４、フィルタ出口側圧力センサ３５、図示しないエアフロメータ（空気流量計）、排気温センサ等と電気的に接続されている。一方、制御装置３８の出力側は、燃料噴射装置１８、吸気絞り弁１６、ＥＧＲ弁２０、報知器３７等と電気的に接続されている。

制御装置３８を構成するマイクロコンピュータは、例えば、ＣＰＵ（演算装置）に加え、ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる記憶部としてのメモリ３８Ａを有している。メモリ３８Ａ内には、後述の図４に示す処理フローを実行するための処理プログラム、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、予め設定された再生開始閾値Ｈｓ、再生終了閾値Ｈｅ、ＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の圧力値とフィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値との関係等が格納されている。

ここで、第１のマップは、フィルタ３０の差圧ΔＰｈ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１のマップは、例えば、差圧ΔＰｈと排気ガスの流量と第１の推定捕集量Ｈ１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３０の差圧ΔＰｈは、フィルタ入口側圧力センサ３４で検出した入口側の圧力（圧力値）をＰ１とし、フィルタ出口側圧力センサ３５で検出した出口側の圧力（圧力値）をＰ２とした場合に、下記の数１式により算出する。

一方、第２のマップは、エンジン１３の回転数Ｎと燃料噴射量Ｆとに基づいてエンジン１３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２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２の推定捕集量をＨ２とし、第２のマップにより求められた粒子状物質の排出量の積算値をＨｍとし、再生によりフィルタ３０から除去される粒子状物質の量（再生量）の積算値をＪとした場合に、下記の数２式として表すことができる。

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を加味して求められるＮＯ_２転換率との関係から算出することができる。

再生開始閾値Ｈｓは、フィルタ３０の再生処理（ポスト噴射による粒子状物質の燃焼）を開始するか否かを判定するための推定捕集量Ｈの閾値（再生開始値）である。即ち、再生開始閾値Ｈｓは、上述の第１のマップ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のマップと計算式により推定された第２の推定捕集量Ｈ２が、再生開始閾値Ｈｓ以上になったときに、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Ｈｓは、フィルタ３０に捕集された粒子状物質が該フィルタ３０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Ｈｓは、再生処理を適切な状態、例えば、フィルタ３０に十分な粒子状物質が捕集された状態で開始できるように、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。

再生終了閾値Ｈｅは、フィルタ３０の再生処理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（再生終了値）である。即ち、再生終了閾値Ｈｅは、フィルタ３０の再生処理が行われているときに、上述の第１のマップ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のマップと計算式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以下になると、フィルタ３０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、フィルタ３０の粒子状物質の量が十分に低い残存量まで低減したか否かを判定する判定値である。このために、再生終了閾値Ｈｅは、再生処理を適切な状態、例えば、フィルタ３０の粒子状物質の量が十分に低い残存量まで低減した状態で終了できるように、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。

制御装置３８は、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を行う。この場合、制御装置３８は、フィルタ３０に捕集された粒子状物質の捕集量に基づいて再生の開始と終了の処理（制御）を行う。即ち、制御装置３８は、フィルタ３０に捕集された粒子状物質の捕集量を推定する（ＰＭ演算部）。この捕集量の推定は、少なくともフィルタ３０の差圧ΔＰｈ、即ち、フィルタ入口側圧力センサ３４により検出されたフィルタ入口側圧力値（Ｐ１）とフィルタ出口側圧力センサ３５により検出されたフィルタ出口側圧力値（Ｐ２）との差である差圧（ΔＰｈ＝Ｐ１−Ｐ２）に基づいて推定することができる（第１の捕集量推定部）。また、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（と必要に応じて排気温度）に基づいて推定することができる（第２の捕集量推定部）。

捕集量の推定は、第１の捕集量推定部と第２の捕集量推定部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の捕集量推定部以外の推定方法、推定処理、推定手段、推定回路を用いて粒子状物質の捕集量を推定してもよい。実施の形態では、制御装置３８は、第１の捕集量推定部と第２の捕集量推定部との両方を備えている。

制御装置３８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３０の再生を開始するか否かの判定を行う（再生開始判定部）。即ち、制御装置３８は、推定捕集量Ｈ、より具体的には、第１の捕集量推定部により推定される第１の推定捕集量Ｈ１と第２の捕集量推定部により推定される第２の推定捕集量Ｈ２とのうちの少なくとも何れか一方が、予め設定した捕集量閾値（再生開始閾値Ｈｓ）以上となったときに、フィルタ３０の再生を開始するとの判定をする（再生判定部）。次に、制御装置３８は、再生開始の判定（再生開始閾値Ｈｓ以上となったこと）に基づき、例えば燃料噴射装置１８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開始する。

一方、制御装置３８は、推定捕集量Ｈを用いてフィルタ３０の再生を終了するか否かの判定を行う（再生終了判定部）。例えば、制御装置３８は、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、予め設定した捕集量閾値（再生終了閾値Ｈｅ）以下になったときに、フィルタ３０の再生を終了するとの判定をする（再生判定部）。制御装置３８は、再生を終了する（再生終了閾値Ｈｅ以下になった）と判定したときは、例えば燃料噴射装置１８にポスト噴射を終了する旨の制御信号を出力し、自動再生処理の制御を終了する。

このように、制御装置３８は、フィルタ３０の再生を行うために、即ち、再生の開始の判定、再生の終了の判定等を行うために、第１の捕集量推定部と、第２の捕集量推定部と、再生判定部（再生開始判定部、再生終了判定部）とを備えている。そして、制御装置３８は、再生の開始の判定に基づいて、燃料噴射装置１８でポスト噴射の処理を開始し、再生の終了の判定に基づいて、燃料噴射装置１８でポスト噴射の処理を終了する。

なお、実施の形態では、フィルタ３０の再生（即ち、フィルタ３０に堆積した粒子状物質の燃焼）を、ポスト噴射により排気ガスの温度を上昇させることにより行う構成としているが、これに限るものではない。例えば、排気ガス浄化装置２７にヒータを設けると共に、このヒータでフィルタを加熱する等により、フィルタ３０に堆積した粒子状物質を燃焼させてもよい。また、例えば、排気側に排気絞り弁を設けると共に、この排気絞り弁の開度と吸気絞り弁１６の開度とを調整することにより、フィルタ３０に堆積した粒子状物質を燃焼させてもよい。

ところで、排気ガス浄化装置２７に設けられた各種センサが故障または誤動作すると、より具体的には、フィルタ入口側センサ３４が不調（例えば、断線、短絡、故障、誤動作、障害、異常等を含む）になると、粒子状物質の捕集量の推定が正しく行えなくなる可能性がある。この場合、再生処理の判定を継続すると、例えば、粒子状物質の過捕集まで十分な余裕があっても、強制的に再生処理を促す処理が行われてしまう可能性がある。また、フィルタ入口側センサ３４が不調になったことに伴って、フェールセーフ制御により燃料噴射量を直ちに制限することが考えられる。しかし、この場合は、例えば、作業現場から油圧ショベル１を整備場所まで運転しようとしても、エンジン１３が停止（ストール）してしまい、油圧ショベル１を移動することができなくなる可能性がある。

そこで、実施の形態では、再生コントローラとしての制御装置３８は、フィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値とＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の圧力値との差に基づいて、フィルタ入口側圧力センサ３４が不調か否かを判定する不調判定部（図４のステップ３およびステップ５）と、不調判定部により不調と判定されたときに、再生装置３１に用いる圧力センサとしてＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２をフィルタ入口側圧力センサ３４に代わって用いるセンサ代用部（図４のステップ８）とを備えている。この場合、第１の実施の形態では、不調判定部は、例えば、エンジン１３が駆動しているとき（即ち、駆動している間常に）フィルタ入口側圧力センサ３４の不調の判定を行う。

ここで、不調判定部は、フィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１とＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の圧力値Ｐｅとの差ΔＰａ（＝Ｐ１−Ｐｅ）が、予め設定した不調判定閾値ΔＰｔ以上（ΔＰａ≧ΔＰｔ）となったときに、フィルタ入口側圧力センサ３４が不調と判定する（図４のステップ５）。具体的には、図５に示すように、フィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値であるフィルタ上流側圧力値Ｐ１がＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の圧力値である排気マニホルド圧力値Ｐｅに対して不調判定閾値ΔＰｔ以上大きくなったときに、フィルタ入口側圧力センサ３４が不調と判定する。不調判定閾値ΔＰｔは、フィルタ上流側圧力値Ｐ１と排気マニホルド圧力値Ｐｅとの差ΔＰａからフィルタ入口側圧力センサ３４の不調を安定して判定することができるように、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ことができる。

一方、センサ代用部は、不調判定部により不調と判定されたときに、第１の捕集量推定部で用いるフィルタ入口側圧力値Ｐ１に代えて、ＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の圧力値Ｐｅを用いる。より具体的には、制御装置３８のメモリ３８Ａには、フィルタ入口側圧力センサ３４とＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２との両方が正常なときのフィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１とＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の圧力値Ｐｅとの関係（相関関係）が記憶されている。

ここで、ＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２とフィルタ入口側圧力センサ３４とが正常なときの排気マニホルド圧力値Ｐｅとフィルタ上流側圧力値Ｐ１との関係は、例えば、マップ、計算式、行列等としてメモリ３８Ａに記憶させておく。例えば、排気マニホルド圧力値Ｐｅとフィルタ上流側圧力値Ｐ１との差に対応するマップ（差圧マップ）としてメモリ３８Ａに記憶させることができる。このマップ、計算式、行列等は、排気マニホルド圧力値Ｐｅからフィルタ上流側圧力値Ｐ１に対応する圧力値Ｐ１′を精度よく求めることができるように、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。

そして、センサ代用部は、不調判定部により不調と判定されたときに、メモリ３８Ａに記憶されたフィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１とＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の圧力値Ｐｅとの関係に基づいて、ＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の圧力値Ｐｅからフィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１′を算出し、かつ、この算出した圧力値Ｐ１′をフィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１に代えて用いる。例えば、排気マニホルド圧力値Ｐｅから、この圧力値Ｐｅに対応する差圧を差圧マップから求め、この差圧を減算することにより、フィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１に対応する圧力値Ｐ１′を算出する。そして、この圧力値Ｐ１′を用いて、第１の推定捕集量Ｈ１を推定（算出）する。なお、制御装置３８で行われる制御処理（図４に示す処理）に関しては、後で詳しく述べる。

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。

機械重量が０．７〜８トン程度の小型の油圧ショベル１は、例えば、トラックの荷台に積載された状態で作業現場まで搬送される。油圧ショベル１が作業現場に搬送されると、油圧ショベル１のオペレータは、上部旋回体５のキャブ９に搭乗し、エンジン１３を始動して油圧ポンプ２４を駆動する。これにより、油圧ポンプ２４からの圧油は、制御弁装置を介してスイングシリンダ６Ｅ、ブームシリンダ６Ｆ、アームシリンダ６Ｇ、バケットシリンダ６Ｈを含む各種アクチュエータに供給される。キャブ９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。

一方、キャブ９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、フロント装置６を俯仰の動作を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５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５を旋回駆動しながら側溝掘り等の掘削作業を行うことができる。

エンジン１３の運転時には、排気管１７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２７は、酸化触媒２９によって排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）を酸化除去することができる。フィルタ３０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２８Ａを通じて外部に排出することができる。さらに、フィルタ３０で捕集された粒子状物質は、再生装置３１によって燃焼し除去され、フィルタ３０は再生される。

次に、再生装置３１により行われる再生処理について、図４の流れ図を用いて説明する。なお、図４の処理は、例えば、制御装置３８に通電している間、制御装置３８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。

アクセサリの通電、または、エンジン１３の始動により、制御装置３８が起動される。この起動により、図４の処理動作がスタートすると、ステップ１では、排気マニホルド圧力を検知する。即ち、ＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の検出値（排気マニホルド圧力値Ｐｅ）を読込む。ステップ２では、フィルタ上流側圧力を検知する。即ち、フィルタ入口側圧力センサ３４の検出値（フィルタ上流側圧力値Ｐ１）を読込む。ステップ３では、排気マニホルド圧力値Ｐｅがフィルタ上流側圧力値Ｐ１以上であるか否かを判定する。

ステップ３で「ＹＥＳ」、即ち、排気マニホルド圧力値Ｐｅがフィルタ上流側圧力値Ｐ１以上である（Ｐｅ≧Ｐ１）と判定された場合は、ステップ４に進む。ステップ４では、第１の推定捕集量Ｈ１を推定する。この場合、即ち、ステップ３で「ＹＥＳ」と判定されてステップ４に進んだ場合は、フィルタ入口側圧力センサ３４が正常であると考えられる。このため、この場合は、ステップ２で検出したフィルタ入口側圧力センサ３４の検出値（フィルタ上流側圧力値Ｐ１）に基づいて、第１の推定捕集量Ｈ１を推定する。ステップ４で第１の推定捕集量Ｈ１を推定したら、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。

一方、ステップ３で「ＮＯ」、即ち、排気マニホルド圧力値Ｐｅがフィルタ上流側圧力値Ｐ１以上でない（フィルタ上流側圧力値Ｐ１が排気マニホルド圧力値Ｐｅよりも大きい、Ｐ１＞Ｐｅ）と判定された場合は、ステップ５に進む。ステップ５では、排気マニホルド圧力値Ｐｅとフィルタ上流側圧力値Ｐ１との差ΔＰａ（＝Ｐ１−Ｐｅ）がΔＰｔ以上であるか否かを判定する。即ち、ステップ５では、フィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１とＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の圧力値Ｐｅとの差ΔＰａが、予め設定した不調判定閾値ΔＰｔ以上であるか否かを判定する。

ステップ５で「ＮＯ」、即ち、排気マニホルド圧力値Ｐｅとフィルタ上流側圧力値Ｐ１との差ΔＰａが不調判定閾値ΔＰｔ以上でない（ΔＰａ＜ΔＰｔ）と判定された場合は、ステップ４に進む。この場合も、フィルタ入口側圧力センサ３４が正常（正常の範囲内）であると考えられる。このため、この場合も、ステップ４では、ステップ２で検出したフィルタ入口側圧力センサ３４の検出値（フィルタ上流側圧力値Ｐ１）に基づいて、第１の推定捕集量Ｈ１を推定する。

一方、テップ５で「ＹＥＳ」、即ち、排気マニホルド圧力値Ｐｅとフィルタ上流側圧力値Ｐ１との差ΔＰａが不調判定閾値ΔＰｔ以上である（ΔＰａ≧ΔＰｔ）と判定された場合は、ステップ６に進む。この場合は、フィルタ入口側圧力センサ３４が不調であると考えられる。このため、ステップ６では、フィルタ入口側圧力センサ３４が不調であると判定する。続くステップ７では、報知器３７であるモニタに警告を表示する。即ち、報知器３７の表示画面（モニタ）に、フィルタ入口側圧力センサ３４が不調である旨を表示し、この旨をオペレータに報知する。この場合、続くステップ８でフィルタ上流側圧力値Ｐ１を排気マニホルド圧力値Ｐｅで代用するため、運転を制限する制御（例えば、燃料噴射量を直ちに制限するフェールセーフ制御）は行わない。

続くステップ８では、排気マニホルド圧力値Ｐｅを代用する。即ち、ステップ８では、再生装置３１に用いる圧力センサとしてＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２をフィルタ入口側圧力センサ３４に代わって用いる。この場合、制御装置３８は、メモリ３８Ａに予め記憶されたフィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１とＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の圧力値Ｐｅとの関係に基づいて、ＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の圧力値Ｐｅからフィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１′を算出する。

ステップ８で、圧力値Ｐ１′算出したら、ステップ４に進む。この場合、即ち、ステップ８からステップ４に進んだ場合は、フィルタ入口側圧力センサ３４が不調である。このため、この場合は、ステップ８で算出した圧力値Ｐ１′に基づいて、第１の推定捕集量Ｈ１を推定する。

図５は、排気マニホルド圧力値Ｐｅとフィルタ上流側圧力値Ｐ１の時間変化の一例を示している。ＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２およびフィルタ入口側圧力センサ３４が正常のときは、排気マニホルド圧力値Ｐｅに比較してフィルタ上流側圧力値Ｐ１が小さい。時間経過に伴って、フィルタ入口側圧力センサ３４が不調になると、フィルタ上流側圧力値Ｐ１が上昇する。このとき、フィルタ上流側圧力値Ｐ１と排気マニホルド圧力値Ｐｅとの差ΔＰａが不調判定閾値ΔＰｔ以上となると、図４のステップ５で「ＹＥＳ」と判定される。これにより、ステップ７の処理により、報知器３７であるモニタに不調の旨が表示され、ステップ８の処理により、フィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１がＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の圧力値Ｐｅで代用される。即ち、ステップ４では、第１の推定捕集量Ｈ１が排気マニホルド圧力値Ｐｅに基づいて推定（算出）される。

以上のように、第１の実施の形態によれば、再生コントローラとしての制御装置３８は、不調判定部となるステップ３およびステップ５により、フィルタ入口側圧力センサ３４が不調と判定すると、センサ代用部となるステップ８（およびステップ８に続くステップ４）により、再生装置３１に用いる圧力センサとしてＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２をフィルタ入口側圧力センサ３４に代わって用いる。このため、フィルタ入口側圧力センサ３４の不調をＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２で補うことにより、運転を継続することができる。これにより、フィルタ入口側圧力センサ３４が不調になっても、オペレータは、油圧ショベル１による作業を継続することができる。

第１の実施の形態によれば、制御装置３８（再生コントローラの不調判定部）は、エンジン１３が駆動しているときにフィルタ入口側圧力センサ３４の不調の判定を行う。このため、エンジン１３が駆動しているときに、フィルタ入口側圧力センサ３４が不調になっても、制御装置３８（再生コントローラのセンサ代用部）は、フィルタ入口側圧力センサ３４に代わってＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２を用いることにより、エンジン１３の駆動を継続することができる。これにより、油圧ショベル１による作業を継続することができる。

第１の実施の形態によれば、制御装置３８（再生コントローラの不調判定部）は、ステップ５の処理により、フィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１とＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の圧力値Ｐｅとの差ΔＰａが、予め設定した不調判定閾値ΔＰｔ以上となったときに、フィルタ入口側圧力センサ３４が不調と判定する。このため、フィルタ入口側圧力センサ３４の不調を、フィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１とＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の圧力値Ｐｅとの２つの圧力値に基づいて安定して判定することができる。

第１の実施の形態によれば、制御装置３８（再生コントローラ）は、第１の推定捕集量Ｈ１を推定（算出）する第１の捕集量推定部と、第２の推定捕集量Ｈ２を推定（算出）する第２の捕集量推定部と、第１の推定捕集量Ｈ１と第２の推定捕集量Ｈ２とから再生処理の開始、終了を判定する再生判定部とをさらに備えている。そして、制御装置３８（再生コントローラのセンサ代用部）は、不調判定部となるステップ３およびステップ５により不調と判定されたときに、第１の捕集量推定部で用いるフィルタ入口側圧力値Ｐ１に代えてＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の圧力値Ｐｅを用いる。これにより、フィルタ入口側圧力センサ３４が不調のときにも、ＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の圧力値Ｐｅに基づいて第１の捕集量の推定（第１の推定捕集量Ｈ１の算出）を継続することができる。これにより、フィルタ入口側圧力センサ３４が不調になっても、再生処理を適切に行うことができ、油圧ショベル１による作業を継続することができる。

第１の実施の形態によれば、制御装置３８（再生コントローラ）のメモリ３８Ａには、フィルタ入口側圧力センサ３４とＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２との両方が正常なときのフィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１とＥＧＲ弁入口側圧力センサの圧力値Ｐｅとの関係が記憶されている。そして、制御装置３８（再生コントローラのセンサ代用部）は、不調判定部となるステップ３およびステップ５により不調と判定されたときに、メモリ３８Ａに記憶されたフィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１とＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の圧力値Ｐｅとの関係に基づいて、ＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の圧力値Ｐｅからフィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１′を算出し、かつ、この算出した圧力値Ｐ１′をフィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１に代えて用いる。このため、ＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の圧力値Ｐｅから算出する代用値Ｐ１′を、フィルタ入口側の圧力として精度よく求めることができる。

次に、図６ないし図８は、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、エンジンの始動前に、大気圧センサが検出する圧力値とフィルタ入口側圧力センサの圧力値とに基づいて、フィルタ入口側圧力センサが不調か否かを判定する始動前不調判定部を備える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の符号を付し、その説明を省略するものとする。

第２の実施の形態では、再生コントローラとしての制御装置４１に大気圧センサ４２が接続して設けられている。即ち、制御装置４１には、大気圧を検出する大気圧センサ４２が接続されている。この場合、大気圧センサ４２は、制御装置４１と一体、または、制御装置４１の内部に設けることができる。

制御装置４１は、前述の第１の実施の形態の制御装置３８とほぼ同様のものである。即ち、制御装置４１は、メモリ４１Ａを有し、メモリ４１Ａ内には、図７に示す処理フローを実行するための処理プログラム、第１のマップ、第２のマップ、計算式、再生開始閾値Ｈｓ、再生終了閾値Ｈｅ、ＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の圧力値とフィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値との関係、センサ断線検出閾値、センサ短絡検出閾値、大気圧閾値ΔＰｓ等が格納されている。

この場合、第２の実施の形態の制御装置４１は、制御装置３８と同様に、不調判定部（図７のステップ３およびステップ５）と、センサ代用部（図７のステップ８）とを備えていることに加えて、始動前不調判定部（図７のステップ１３，１４，１５）をさらに備えている。始動前不調判定部は、エンジン１３の始動前、即ち、システム起動（キーＯＮ、電源ＯＮ）からエンジン１３が回転し始めるまでの間に、大気圧センサ４２が検出する圧力値Ｐairとフィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１との差に基づいて、フィルタ入口側圧力センサ３４が不調か否かを判定する。

具体的には、始動前不調判定部は、フィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１と大気圧センサ４２の圧力値Ｐairとの差ΔＰｂ（＝Ｐ１−Ｐair）となるオフセット量に基づいて判定する。即ち、エンジン１３の始動前は、フィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１と大気圧センサ４２の圧力値Ｐairとがほぼ同じ値となる。そこで、圧力値Ｐ１と圧力値Ｐairとの差ΔＰｂが、予め設定した始動前不調判定閾値ΔＰｓ以上（ΔＰｂ≧ΔＰｓ）のときに、フィルタ入口側圧力センサ３４が不調であると判定する。

そして、第２の実施形態では、制御装置３８は、始動前不調判定部により不調でないと判定されても、不調判定部によりフィルタ入口側圧力センサ３４が不調か否かの判定を行う。なお、始動前不調判定閾値ΔＰｓは、フィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１と大気圧センサ４２の圧力値Ｐairとの差ΔＰｂフィルタ入口側圧力センサ３４の不調を安定して判定することができるように、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ことができる。

次に、制御装置４１で行われる処理について、図７の流れ図を用いて説明する。なお、図７の流れ図では、前述の第１の実施の形態の図４の流れ図の処理と同じ処理には、同じステップ番号を付している。即ち、図７のステップ１−８の処理は、図４のステップ１−８の処理と同様の処理である。

運転席に設けられたキースイッチのＯＮ（キーＯＮ）により、即ち、エンジン１３の始動前のアクセサリの通電により、制御装置３８が起動される。この起動により、図７の処理動作がスタートすると、ステップ１１では、大気圧センサ圧力値Ｐairを検知する。即ち、大気圧センサ４２の検出値（大気圧Ｐair）を読込む。

ステップ２に続くステップ１２では、初期学習がすでに行われているか否かを判定する。即ち、キーＯＮにより図７の処理が開始されてから、すでにステップ１３，１４，１５の処理が行われた否かを判定する。初期学習は、例えば、キーＯＮされる毎に１回行われる。ステップ１２で「ＹＥＳ」、即ち、初期学習がすでに行われたと判定された場合は、ステップ３に進む。ステップ１２で「ＮＯ」、即ち、初期学習がまだ行われていないと判定された場合は、ステップ１３に進む。

ステップ１３では、センサ短絡の検出（センサ短絡の異常の有無の判定）を行う。即ち、フィルタ入口側圧力センサ３４（および必要に応じてＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２）のセンサ短絡の検出を行う。具体的には、フィルタ入口側圧力センサ３４（および必要に応じてＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２）の検出値（圧力値）が図８のセンサ短絡検出閾値を下回っているか否かを判定する。センサ短絡検出閾値は、センサ短絡の検出を精度よく行うことができるように、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ことができる。

ステップ１３で「ＹＥＳ」、即ち、センサ短絡の異常なしと判定された場合は、ステップ１４に進む。ステップ１４では、センサ断線の検出（即ち、センサ断線の異常の有無の判定）を行う。即ち、フィルタ入口側圧力センサ３４（および必要に応じてＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２）のセンサ断線の検出を行う。具体的には、フィルタ入口側圧力センサ３４（および必要に応じてＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２）の検出値（圧力値）が図８のセンサ断線検出閾値を上回っているか否かを判定する。センサ断線検出閾値は、センサ短絡の検出を精度よく行うことができるように、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ことができる。

ステップ１４で「ＹＥＳ」、即ち、センサ断線の異常なしと判定された場合は、ステップ１５に進む。ステップ１５では、フィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値（フィルタ入口側圧力値Ｐ１）と大気圧センサ４２の検出値（大気圧Ｐair）との比較によりフィルタ入口側圧力センサ３４の異常の有無を判定する。より具体的には、フィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１と大気圧センサ４２の圧力値Ｐairとの差ΔＰｂ（＝Ｐ１−Ｐair）が、予め設定した始動前不調判定閾値ΔＰｓ以上（ΔＰｂ≧ΔＰｓ）のときに、フィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値に異常ありと判定する。

ステップ１４で「ＹＥＳ」、即ち、圧力値に異常なしと判定された場合は、ステップ３に進む。一方、ステップ１３，１４，１５で「ＮＯ」、即ち、短絡の異常あり、断線の異常あり、または、圧力値の異常ありと判定された場合は、ステップ１６に進む。この場合は、フィルタ入口側圧力センサ３４が不調（短絡の異常、断線の異常、または、圧力値の異常）であると考えられる。このため、ステップ１６では、フィルタ入口側圧力センサ３４の初期学習で異常があると判定する。続くステップ１７では、センサ点検、センサ交換をオペレータに促す。例えば、フィルタ入口側圧力センサ３４の初期学習の異常である旨を報知器３７であるモニタに表示する。そして、リターンを介して処理を終了する。この場合は、センサ点検やセンサ交換が行われるまで、例えば、エンジン１３を始動できないようにする、または、エンジン１３の出力を制限する等のフェールセーフ処理を行うようにすることができる。

図８は、キースイッチ（キーＳＷ）、ＥＣＵ電源（制御装置３８の電源）、エンジン回転数、大気圧センサ圧力値Ｐair、排気マニホルド圧力値Ｐｅ、フィルタ上流側圧力値Ｐ１の時間変化の一例を示している。キースイッチがＯＮになり、制御装置３８に電力が供給されると、大気圧センサ４２、ＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２、フィルタ入口側圧力センサ３４による検出が開始される。このとき、図７のステップ１３ないしステップ１５による初期学習の処理が行われる。この初期学習は、例えば、キースイッチがＯＮになったときの最初の制御周期で行われる。

図８の特性線図の場合は、初期学習のときに、フィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値（フィルタ入口側圧力値Ｐ１）と大気圧センサ４２の検出値（大気圧Ｐair）とがほぼ同じであるため、フィルタ入口側圧力センサ３４は異常なしと判定される。しかし、その後、フィルタ入口側圧力センサ３４が不調になると、フィルタ上流側圧力値Ｐ１が上昇する。このとき、フィルタ上流側圧力値Ｐ１と排気マニホルド圧力値Ｐｅとの差ΔＰａが不調判定閾値ΔＰｔ以上となると、ステップ５で「ＹＥＳ」と判定される。これにより、ステップ７の処理により、報知器３７であるモニタに不調の旨が表示され、ステップ８の処理により、フィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１がＥＧＲ弁入口側圧力センサ２２の圧力値Ｐｅで代用される。この場合、エンジン１３が始動すると、ステップ４では、第１の推定捕集量Ｈ１が排気マニホルド圧力値Ｐｅに基づいて推定（算出）される。このため、油圧ショベル１の始動、運転、作業を行う（継続する）ことができる。

第２の実施の形態は、上述のようにフィルタ入口側圧力センサ３４の初期学習で異常なしと判定されてもフィルタ入口側圧力センサ３４の不調の判定を継続するもので、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。

特に、第２の実施の形態によれば、制御装置４１（再生コントローラ）には、大気圧を検出する大気圧センサ４２が接続されている。そして、制御装置４１（再生コントローラの始動前不調判定部）は、エンジン１３の始動前に、大気圧センサ４２が検出する圧力値Ｐairとフィルタ入口側圧力センサ３４の圧力値Ｐ１とに基づいて、フィルタ入口側圧力センサ３４が不調か否かを判定する（図７のステップ１５）。この場合、制御装置４１（再生コントローラの不調判定部）は、始動前不調判定部となる図７のステップ１５の処理により不調でないと判定されても、フィルタ入口側圧力センサ３４が不調か否かの判定を行う（ステップ３およびステップ５）。このため、エンジン１３の始動前に、始動前不調判定部となるステップ１５の処理により、フィルタ入口側圧力センサ３４が不調でないと判定されても、不調判定部となるステップ３およびステップ５により、フィルタ入口側圧力センサ３４の不調を判定することができる。これにより、エンジン１３の始動の前後に拘わらず、フィルタ入口側圧力センサ３４の不調の判定を安定して行うことができる。

なお、上述した実施の形態では、１つの制御装置３８がエンジンコントローラとＥＧＲコントローラと再生コントローラとに対応する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、エンジンコントローラとＥＧＲコントローラと再生コントローラとをそれぞれ別体のコントローラにより構成してもよい。また、エンジンコントローラとＥＧＲコントローラと再生コントローラとを一体に構成すると共に、この一体のコントローラとは別体の再生コントローラを設ける構成としてもよい。即ち、エンジンコントローラとＥＧＲコントローラと再生コントローラが一体であるか別体であるかは、油圧ショベル１等の仕様等に応じて適宜変更できるものである。

上述した実施の形態では、フィルタ３０の再生（即ち、フィルタ３０に堆積した粒子状物質の燃焼）を、ポスト噴射により行う構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、排気ガス浄化装置にヒータを設けると共に、このヒータでフィルタを加熱することによりフィルタの再生を行う構成としてもよい。また、例えば、エンジンの排気側に排気絞り弁を設けると共にエンジンの吸気側に吸気絞り弁を設け、これら排気絞り弁の開度と吸気絞り弁の開度とを調整することにより、フィルタの再生を行う構成としてもよい。即ち、再生を行うための構成は、フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼させることができる各種の構成を採用することができる。

上述した実施の形態では、第２の推定捕集量Ｈ２は、エンジン回転数Ｎと燃料噴射量Ｆと排気温度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２の推定捕集量Ｈ２を、エンジン回転数と燃料噴射量と排気温度だけでなく、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。

上述した実施の形態では、排気ガス浄化装置２７を、酸化触媒２９とフィルタ３０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。

上述した実施の形態では、運転席１０を取囲むキャブ９を備えた油圧ショベル１を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、運転席を上方から覆うキャノピを備えた油圧ショベルにも適用することができる。

上述した実施の形態では、左，右方向に揺動可能（スイング可能）なスイング式のフロント装置６を備えた油圧ショベル１を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、モノブーム式のフロント装置を備えた油圧ショベル、オフセット式のフロント装置を備えた油圧ショベル等、他の型式のフロント装置を備えた油圧ショベルにも適用することができる。

上述した実施の形態では、小型の油圧ショベル１を例に挙げて説明したが、例えば、中型以上の油圧ショベルに適用してもよい。また、フロント装置６の作業具がバケット６Ｄの油圧ショベル１を例に挙げて説明したが、作業具を圧砕機とした解体機（解体用の油圧ショベル）等、各種の建設機械に広く適用することができる。また、各実施の形態は例示であり、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。

１ 油圧ショベル（建設機械）
２ 下部走行体（車体）
５ 上部旋回体（車体）
１３ エンジン
１４Ａ 吸気マニホルド
１７Ａ 排気マニホルド
１９ ＥＧＲ管
２０ ＥＧＲ弁
２２ ＥＧＲ弁入口側圧力センサ
２３ ＥＧＲ弁出口側圧力センサ
２７ 排気ガス浄化装置
３０ 粒子状物質除去フィルタ（フィルタ）
３１ 再生装置
３４ フィルタ入口側圧力センサ
３５ フィルタ出口側圧力センサ
３８，４１ 制御装置（エンジンコントローラ、ＥＧＲコントローラ、再生コントローラ）
３８Ａ，４１Ａ メモリ（記憶部）
４２ 大気圧センサ

Claims (6)

1. 自走可能な車体と、
   前記車体に搭載され燃焼室で燃料を燃焼させるエンジンと、
   前記エンジンの制御を行うエンジンコントローラと、
   前記エンジンの燃焼室に外気を吸入するための吸気マニホルドと、
   前記エンジンの燃焼室から排気ガスを排出するための排気マニホルドと、
   前記排気マニホルドの排気ガスの一部を前記排気マニホルドから前記吸気マニホルドに還流させるためのＥＧＲ管と、
   前記ＥＧＲ管に設けられ、前記ＥＧＲ管を通過する排気ガスの流量を調整するＥＧＲ弁と、
   前記ＥＧＲ弁の入口側に設けられたＥＧＲ弁入口側圧力センサと、
   前記ＥＧＲ弁の出口側に設けられたＥＧＲ弁出口側圧力センサと、
   前記ＥＧＲ弁入口側圧力センサと前記ＥＧＲ弁出口側圧力センサとにより検出される差圧に基づいて、前記ＥＧＲ弁の開度の制御を行うＥＧＲコントローラと、
   前記エンジンの排気側に設けられ、前記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ている排気ガス浄化装置と、
   前記排気ガス浄化装置のフィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させることにより、前記フィルタの再生処理を行う再生装置とを備え、
   前記再生装置は、
   前記フィルタの入口側に設けられたフィルタ入口側圧力センサと、
   前記フィルタの出口側に設けられたフィルタ出口側圧力センサと、
   前記フィルタ入口側圧力センサと前記フィルタ出口側圧力センサとにより検出される差圧に基づいて、前記フィルタの再生処理の制御を行う再生コントローラとを有してなる建設機械において、
   前記再生コントローラは、
   前記フィルタ入口側圧力センサの圧力値と前記ＥＧＲ弁入口側圧力センサの圧力値との差に基づいて、前記フィルタ入口側圧力センサが不調か否かを判定する不調判定部と、
   前記不調判定部により不調と判定されたときに、前記再生装置に用いる圧力センサとして前記ＥＧＲ弁入口側圧力センサを前記フィルタ入口側圧力センサに代わって用いるセンサ代用部とを備える構成としたことを特徴とする建設機械。
2. 前記再生コントローラの不調判定部は、前記エンジンが駆動しているときに前記フィルタ入口側圧力センサの不調の判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
3. 前記再生コントローラには、大気圧を検出する大気圧センサが接続されており、
   前記再生コントローラは、前記エンジンの始動前に、前記大気圧センサが検出する圧力値と前記フィルタ入口側圧力センサの圧力値との差に基づいて、前記フィルタ入口側圧力センサが不調か否かを判定する始動前不調判定部とをさらに備えており、
   前記再生コントローラの不調判定部は、前記始動前不調判定部により不調でないと判定されても、前記フィルタ入口側圧力センサが不調か否かの判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
4. 前記再生コントローラの前記不調判定部は、前記フィルタ入口側圧力センサの圧力値と前記ＥＧＲ弁入口側圧力センサの圧力値との差が、予め設定した不調判定閾値以上となったときに、前記フィルタ入口側圧力センサが不調と判定することを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
5. 前記再生コントローラは、
   前記フィルタに捕集された粒子状物質の捕集量を、少なくとも前記フィルタ入口側圧力センサにより検出されたフィルタ入口側圧力値と前記フィルタ出口側圧力センサにより検出されたフィルタ出口側圧力値との差である差圧に基づいて推定する第１の捕集量推定部と、
   前記フィルタに捕集された粒子状物質の捕集量を、少なくとも前記エンジンの回転数と燃料噴射量とに基づいて推定する第２の捕集量推定部と、
   前記第１の捕集量推定部により推定される第１の推定捕集量と前記第２の捕集量推定部により推定される第２の推定捕集量とのうちの少なくとも何れか一方の推定捕集量が、予め設定した捕集量閾値以上であるか否かにより再生処理を行うか否かの判定を行う再生判定部とをさらに備え、
   前記再生コントローラの前記センサ代用部は、前記不調判定部により不調と判定されたときに、前記第１の捕集量推定部で用いるフィルタ入口側圧力値に代えて前記ＥＧＲ弁入口側圧力センサの圧力値を用いることを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
6. 前記再生コントローラは、前記フィルタ入口側圧力センサと前記ＥＧＲ弁入口側圧力センサとの両方が正常なときの前記フィルタ入口側圧力センサの圧力値と前記ＥＧＲ弁入口側圧力センサの圧力値との関係が記憶された記憶部をさらに備えており、
   前記再生コントローラの前記センサ代用部は、前記不調判定部により不調と判定されたときに、前記記憶部に記憶された前記フィルタ入口側圧力センサの圧力値と前記ＥＧＲ弁入口側圧力センサの圧力値との関係に基づいて、前記ＥＧＲ弁入口側圧力センサの圧力値から前記フィルタ入口側圧力センサの圧力値を算出し、かつ、この算出した圧力値を前記フィルタ入口側圧力センサの圧力値に代えて用いることを特徴とする請求項１に記載の建設機械。

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