JP5420513B2 - 油圧作業機 - Google Patents

Description

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油圧作業機に関する。

一般に、油圧ショベル等の建設機械は、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、前記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。

ここで、油圧ショベル等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。そして、この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、油圧ショベル等の建設機械には、エンジンの排気ガス通路を形成する排気管に排気ガス浄化装置が設けられている。

この排気ガス浄化装置は、例えば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（通常、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（通常、Diesel Particulate Filter、略してＤＰＦとも呼ばれている）等とからなる後処理装置を備えている（例えば、特許文献１，２参照）。

粒子状物質除去フィルタに捕集され、当該フィルタに付着した粒子状物質は、例えば２５０℃以上の高温となった前記排気ガスにより燃焼される。これにより、前記粒子状物質は粒子状物質除去フィルタから除去され、当該フィルタは再生される。この場合、粒子状物質除去フィルタを再生するために必要な排気ガスの温度は、例えば２５０℃以上の温度である。

特開平７−１６６８４０号公報 特開２００３−１２０２７７号公報

ところで、上述した特許文献１による従来技術では、エンジンにより駆動される油圧ポンプとして可変容量型のポンプを用いている。排気ガスの温度が粒子状物質除去フィルタのフィルタを再生するための所要な温度よりも低下したときには、前記可変容量型の油圧ポンプにより、その吐出流量と吐出圧力とを同時に上昇させる。これによって、エンジンの負荷が増大するため、排気ガスの温度は、前記フィルタを再生するための所要な温度よりも上昇する。

しかし、このようなポンプ制御を行うためには、油圧作業機に可変容量型の油圧ポンプを搭載した上で、当該油圧ポンプの吐出量制御等を自在に行うことが必要となる。このため、例えば装備を簡素化した油圧作業機の場合には、上述の如きポンプ制御を行うことが難しいことがある。

特に、所謂標準機と呼ばれる中型の油圧ショベルよりも小型で、コンパクトな構造となった小旋回式（小型）の油圧ショベルの場合は、フィルタの再生が困難である。即ち、小型の油圧ショベルは、エンジンを軽負荷状態で運転することが多いので、前記フィルタを再生するための所要温度（例えば、２５０℃）以下まで排気ガスの温度が下がってしまうことが多い。このため、装備を簡素化し油圧ポンプの吐出量制御等を行うことのない小型の油圧ショベルでは、前記フィルタを再生するために必要な温度まで排気ガスの温度を上昇させるのが難しく、前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼させてフィルタを再生することができないという問題がある。

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、本発明の目的は、油圧ポンプの吐出量制御等を行うことなく、必要に応じて油圧負荷を発生させ、排気ガスの温度を所要温度まで上昇することができるようにした排気ガス浄化装置を備えた油圧作業機を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明は、原動機としてのエンジンと、該エンジンの排気側に設けられ排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置と、前記エンジンによって駆動されタンク内の油液を吸込んで圧油を吐出する油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される少なくとも１つ以上の油圧アクチュエータと、該油圧アクチュエータと前記油圧ポンプ、タンクとの間に設けられ該油圧アクチュエータに対する圧油の供給を制御する方向制御弁と、前記エンジンの回転数を検出する回転センサとを備え、前記排気ガス浄化装置には、前記排気ガスの温度を検出する温度検出器と、前記排気ガス浄化装置の入口側と出口側との間で前記排気ガスの圧力差を検出する圧力検出器とを設けてなる油圧作業機に適用される。

そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記油圧ポンプからの圧油を前記油圧アクチュエータに供給する管路の途中には、前記排気ガスの温度を上昇させるための負荷投入弁を設け、該負荷投入弁は、初期位置にあるときに前記油圧ポンプからの圧油が前記タンク側に戻るのを許し、前記温度検出器で検出した前記排気ガスの温度が予め決められた基準温度よりも低く、前記圧力検出器で検出した前記圧力差が予め決められた所定の圧力値よりも大きくなったときに、前記初期位置から切換わって油圧負荷を発生させ前記排気ガスの温度を前記基準温度以上に上昇させる構成とし、前記負荷投入弁は、前記回転センサで検出した前記エンジンの回転数が予め決められた判定値よりも低い低速回転域にあるときに、前記初期位置から大きい油圧負荷を発生させる第１の切換位置に切換わり、前記エンジンの回転数が前記判定値よりも高い高速回転域にあるときには、小さい油圧負荷を発生させる第２の切換位置に前記初期位置から切換わる構成としたことにある。

請求項２の発明によると、前記負荷投入弁が初期位置から前記第１の切換位置に切換わったときに前記大きい油圧負荷を発生させる第１のリリーフ弁と、前記負荷投入弁が初期位置から第２の切換位置に切換わったときに前記小さい油圧負荷を発生させる第２のリリーフ弁とを備える構成としている。

請求項３の発明が採用する構成の特徴は、前記油圧ポンプからの圧油を前記油圧アクチュエータに供給する管路の途中には、前記排気ガスの温度を上昇させるための負荷投入弁を設け、該負荷投入弁は、初期位置にあるときに前記油圧ポンプからの圧油が前記タンク側に戻るのを許し、前記温度検出器で検出した前記排気ガスの温度が予め決められた基準温度よりも低く、前記圧力検出器で検出した前記圧力差が予め決められた所定の圧力値よりも大きくなったときに、前記初期位置から切換わって油圧負荷を発生させ前記排気ガスの温度を前記基準温度以上に上昇させる構成とし、さらに、前記負荷投入弁が初期位置から切換位置に切換わったときにリリーフ設定圧に対応した前記油圧負荷を発生させる設定圧可変式のリリーフ弁を備え、該リリーフ弁は、前記回転センサで検出した前記エンジンの回転数が大きくなるに応じて前記リリーフ設定圧を漸次減少させる構成としている。

請求項４の発明によると、前記油圧アクチュエータに対する圧油の供給を制御する前記方向制御弁が中立位置にあるか否かを検出する中立位置検出器を備え、前記負荷投入弁は、該中立位置検出器により前記方向制御弁が中立位置にあることを検出したときに、前記初期位置から前記油圧負荷を発生させる切換位置に切換わる構成としている。

上述の如く、請求項１の発明によれば、エンジンから排出される排気ガスの温度が基準温度よりも低く、排気ガス浄化装置の入口側と出口側との間での排気ガスの圧力差が所定の圧力値よりも大きくなったときには、油圧回路の途中に設けた負荷投入弁を初期位置から切換位置に切換えて油圧負荷を発生させる。即ち、第１の切換位置では大きな油圧負荷を発生させ、第２の切換位置では小さな油圧負荷を発生させる。これにより、エンジンは油圧ポンプを回転駆動する上での負荷が増大するので、負荷の増大に伴って燃料の噴射量を増やす。これにより、燃料の燃焼温度を高めてエンジン出力を上げることができ、結果として排気ガスの温度を上昇することができる。このため、排気ガス浄化装置の粒子状物質除去フィルタに粒子状物質が堆積し、前記入口側と出口側とで排気ガスの圧力差が所定の圧力値よりも大きくなった状態でも、前記フィルタを再生するために必要な前記基準温度以上まで排気ガスの温度を上昇させることができる。

この結果、排気温度の高いガスを排気ガス浄化装置内に導くことができ、例えば粒子状物質除去フィルタに堆積した粒子状物質を高温なガスで焼き切ることにより当該フィルタの再生を円滑に行うことができる。従って、エンジンの無負荷または軽負荷運転により排気ガスの温度が下がったときでも、粒子状物質除去フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼させてフィルタを再生することができ、排気ガスの浄化処理を安定して行うことができ、これにより、排気ガス浄化装置としての信頼性を向上することができる。

しかも、回転センサで検出したエンジンの回転数に応じて、負荷投入弁は油圧負荷を可変に制御する構成としているため、例えばエンジン回転数が低いときには油圧負荷を大きくし、排気ガスの温度を上昇させることができる。一方、エンジン回転数が高くなったときには、これに応じて油圧負荷を下げることができる。これにより、排気ガスの温度が必要以上に高くなるのを抑えることができ、エンジンの燃料消費量を低減することができる。

特に、エンジンが低速回転域にあるときには、負荷投入弁を初期位置から第１の切換位置に切換えて大きな油圧負荷を発生することができる。一方、前記エンジンが高速回転域にあるときには、前記負荷投入弁を初期位置から第２の切換位置に切換えて小さい油圧負荷を発生することができる。

請求項２の発明によれば、負荷投入弁が初期位置から第１の切換位置に切換わったときには、油圧ポンプからの圧油が第１のリリーフ弁に供給され、該第１のリリーフ弁により大きい油圧負荷を発生することができる。一方、前記負荷投入弁が初期位置から第２の切換位置に切換わったときには、前記第１のリリーフ弁よりも小さい油圧負荷を第２のリリーフ弁により発生することができる。

請求項３の発明によれば、設定圧可変式のリリーフ弁は、回転センサで検出したエンジンの回転数が低い回転数のときにはリリーフ設定圧を高くして油圧負荷を大きくすることができ、排気ガスの温度を上昇させることができる。一方、エンジン回転数が高くなったときには、これに応じて前記リリーフ設定圧を漸次減少させることにより、油圧負荷を下げることができる。この結果、排気ガスの温度が必要以上に高くなるのを抑えることができ、エンジンの燃料消費量を低減することができる。
請求項４の発明によれば、油圧アクチュエータに対する圧油の供給を制御する方向制御弁が中立位置にあるか否かを中立位置検出器で検出することができる。方向制御弁が中立位置にあるときには、油圧アクチュエータが停止し、エンジンは無負荷運転に近い状態となる。そこで、このような運転状態のときには、負荷投入弁を初期位置から切換位置に切換えて油圧負荷を発生することができる。

本発明の第１の実施の形態による排気ガス浄化装置を備えた油圧ショベルを示す正面図である。 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拡大して示す一部破断の平面図である。 図２中のエンジン、排気ガス浄化装置、油圧ポンプおよび負荷投入弁を示す油圧シリンダ駆動用の油圧回路図である。 負荷投入弁の切換制御を行うコントローラの制御ブロック図である。 負荷投入弁により油圧負荷を発生させた状態でのエンジン回転数と燃料消費量との関係を示す特性線図である。 図４中のコントローラによる負荷投入弁の切換制御処理を示す流れ図である。 エンジン回転数と出力トルク、排気ガスの温度との関係を示す特性線図である。 第２の実施の形態による負荷投入弁等を示す油圧シリンダ駆動用の油圧回路図である。 第２の実施の形態による負荷投入弁の切換制御を行うコントローラの制御ブロック図である。 可変リリーフ弁に出力する制御信号の電流値とエンジン回転数との関係を示す特性線図である。 第２の実施の形態による負荷投入弁の切換制御処理を示す流れ図である。 第２の実施の形態によるエンジン回転数と出力トルク、排気ガスの温度との関係を示す特性線図である。

以下、本発明の実施の形態による排気ガス浄化装置を備えた油圧作業機として小型の油圧ショベルを例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

ここで、図１ないし図７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。

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、この作業装置５は、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、スイングシリンダ（図示せず）、ブームシリンダ５Ｅ、アームシリンダ５Ｆおよびバケットシリンダ５Ｇ等を備えている。一方、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およびカウンタウエイト９を含んで構成されている。

６は上部旋回体４の旋回フレームで、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が設けられている。また、旋回フレーム６には、キャブ８とカウンタウエイト９との間に位置して外装カバー７が設けられている。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等を内部に収容する空間を画成するものである。

８は旋回フレーム６の左前側に搭載されたキャブを示し、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。また、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（図３中に後述の操作レバー３２Ａのみ図示）等が配設されている。

９は上部旋回体４の一部を構成するカウンタウエイトで、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、作業装置５との重量バランスをとるものである。また、カウンタウエイト９の後面側は、図２に示すように円弧状をなして形成され、上部旋回体４の旋回半径を小さく収める構成となっている。

１０は旋回フレーム６の後側に設けられたエンジンで、該エンジン１０は、カウンタウエイト９の前側で旋回フレーム６上に横置き状態となって配置されている。このエンジン１０は、前述の如く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。また、エンジン１０の右側には、図２、図３に示すように、排気ガス通路の一部をなす排気管１１が設けられ、該排気管１１には後述の排気ガス浄化装置１６が接続して設けられている。

１２はエンジン１０の右側に取付けられた油圧ポンプで、該油圧ポンプ１２は、作動油タンク１３（図３参照）と共に油圧源を構成するものである。油圧ポンプ１２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等によって構成される。なお、油圧ポンプ１２は、固定容量型の油圧ポンプを用いて構成してもよい。

ここで、油圧ポンプ１２は、図２に示すようにエンジン１０の右側に動力伝達装置１４を介して取付けられ、この動力伝達装置１４によりエンジン１０からの回転出力が伝えられる。エンジン１０によって駆動される油圧ポンプ１２は、後述の方向制御弁３１等に向けて圧油（作動油）を吐出するものである。

１５はエンジン１０の左側に位置して旋回フレーム６上に設けられた熱交換器で、この熱交換器１５は、例えばラジエータ、オイルクーラ、インタクーラ等を含んで構成されている。熱交換器１５は、エンジン１０等の冷却を行うと共に、作動油タンク１３に戻される圧油（作動油）の冷却等も行うものである。

１６はエンジン１０の排気ガスに含まれる有害物質を除去して浄化する排気ガス浄化装置である。この排気ガス浄化装置１６は、図２に示すようにエンジン１０の上部右側で、例えば動力伝達装置１４の上側となる位置に配設されている。排気ガス浄化装置１６は、その上流側がエンジン１０の排気管１１に接続されている。排気ガス浄化装置１６は、排気管１１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。

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が、粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）等の有害物質が排気ガスと一緒に排出されてしまう。そこで、排気管１１に取付けられる排気ガス浄化装置１６は、一酸化炭素（ＣＯ）等を酸化して除去する後述の酸化触媒１８と、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１９とを含んで構成されている。

ここで、排気ガス浄化装置１６は、図３に示すように複数の筒体を前，後で着脱可能に連結して構成された筒状のケーシング１７を有している。このケーシング１７内には、酸化触媒１８（通常、Diesel Oxidation Catalyst、略してＤＯＣと呼ばれる）と、粒子状物質除去フィルタ１９とが取外し可能に収容されている。

この場合、酸化触媒１８は、例えばケーシング１７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り、その軸方向には多数の貫通孔（図示せず）が形成されている。各貫通孔の内面には貴金属等がコーティングされている。そして、酸化触媒１８は、所定の温度下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（ＮＯ_２）として除去するものである。

また、粒子状物質除去フィルタ１９は、ケーシング１７内で酸化触媒１８の下流側に配置され、エンジン１０から排出される排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集すると共に、捕集した粒子状物質を高温の排気ガスにより燃焼させて除去する。粒子状物質除去フィルタ１９は、例えばセラミックス材料等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、粒子状物質除去フィルタ１９は、前記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、高温の排気ガスにより燃焼されて除去される。この結果、粒子状物質除去フィルタ１９は再生されるものである。

２０は排気ガス浄化装置１６の下流側に設けられた排気ガスの排出口で、該排出口２０は、図３に示す如く、粒子状物質除去フィルタ１９の下流側に位置してケーシング１７に接続されている。そして、排出口２０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等を含んで構成される。

２１は排気ガスの温度を検出する温度検出器としての排気温センサで、該排気温センサ２１は、図３に示すように排気ガス浄化装置１６のケーシング１７に取付けられ、例えば排気管１１側から排出される排気ガスの温度Ｔを検出する。そして、排気温センサ２１で検出した温度Ｔは、検出信号として後述のコントローラ４７に出力されるものである。

２２，２３は排気ガス浄化装置１６のケーシング１７に設けられたガス圧センサで、該ガス圧センサ２２，２３は、図３に例示するように、粒子状物質除去フィルタ１９を挟んで、その上流側（入口側）と下流側（出口側）とに配置され、それぞれの検出信号をコントローラ４７に出力する。そして、コントローラ４７は、ガス圧センサ２２で検出したフィルタ上流側の圧力Ｐ1 とガス圧センサ２３で検出したフィルタ下流側の圧力Ｐ2 とから、両者の圧力差ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ1 −Ｐ2 ）を演算する。この演算結果から、コントローラ４７は、粒子状物質除去フィルタ１９に付着した粒子状物質、未燃焼残留物等の堆積量を推定するものである。

次に、２４は作動油タンク１３と共に補助油圧源を構成する補助油圧ポンプとしてのパイロットポンプで、該パイロットポンプ２４は、図３に示す如くメインの油圧ポンプ１２と共にエンジン１０によって回転駆動される。そして、パイロットポンプ２４は、作動油タンク１３内から吸込んだ作動油をパイロット管路２５内に向けて吐出することにより後述のパイロット圧を発生させるものである。

２６はメインの油圧ポンプ１２の吐出側に接続された吐出管路で、該吐出管路２６は、図３中に示すように後述する方向制御弁３１の位置まで延び、方向制御弁３１よりも下流側となる位置で戻し管路２７と接続されている。そして、戻し管路２７に導かれた圧油等の油液は順次作動油タンク１３に還流される。また、吐出管路２６の途中には、圧油の供給管路２８が分岐して設けられ、この供給管路２８により後述の方向制御弁３１と負荷投入弁３６とは、油圧ポンプ１２、作動油タンク１３に対して並列にパラレル接続されている。

２９は油圧アクチュエータを構成する作業用の油圧シリンダで、この油圧シリンダ２９は、例えば作業装置５のスイングシリンダ（図示せず）、図１に示すブームシリンダ５Ｅ、アームシリンダ５Ｆまたはバケットシリンダ５Ｇ等を構成するものである。そして、油圧シリンダ２９は、図３に示す如く油室２９Ａ，２９Ｂおよびロッド２９Ｃ等を有し、このロッド２９Ｃは、油室２９Ａ，２９Ｂに給排される圧油により伸長，縮小されるものである。

なお、油圧ショベル１には、スイングシリンダ（図示せず）、図１に示すブームシリンダ５Ｅ、アームシリンダ５Ｆ、バケットシリンダ５Ｇの他に、走行用の油圧モータ、旋回用の油圧モータ、排土板用の昇降シリンダ（いずれも図示せず）等の油圧アクチュエータが一般に設けられている。しかし、図３に示す油圧回路では、その説明を簡略化するために複数の油圧アクチュエータの代表例として油圧シリンダ２９を示したものである。

３０Ａ，３０Ｂは油圧シリンダ２９の油室２９Ａ，２９Ｂに接続された一対の油圧管路を示し、該油圧管路３０Ａ，３０Ｂは、例えば可撓性ホース等の油圧配管により構成されている。そして、油圧管路３０Ａ，３０Ｂは、油圧ポンプ１２からの圧油を後述の方向制御弁３１を介して油圧シリンダ２９の油室２９Ａ，２９Ｂに給排することにより、油圧シリンダ２９のロッド２９Ｃを伸縮動作させるものである。

３１は油圧シリンダ２９用の方向制御弁で、該方向制御弁３１は、例えば８ポート３位置の油圧パイロット式方向制御弁により構成され、その左，右両側には一対の油圧パイロット部３１Ａ，３１Ｂが設けられている。そして、該油圧パイロット部３１Ａ，３１Ｂは、後述のパイロット弁３２からパイロット圧が供給されることにより、方向制御弁３１を初期位置としての中立位置（ｃ）から左，右の切換位置（ａ），（ｂ）のいずれかに切換えるものである。

ここで、方向制御弁３１が中立位置（ｃ）から切換位置（ａ）に切換えられたときには、油圧ポンプ１２からの圧油が供給管路２８、油圧管路３０Ａを介して油圧シリンダ２９の油室２９Ａに供給され、油室２９Ｂからの戻り油は油圧管路３０Ｂ、戻し管路２７を介して作動油タンク１３に戻される。これにより、油圧シリンダ２９は、ロッド２９Ｃが伸長する方向に駆動される。

また、方向制御弁３１が中立位置（ｃ）から切換位置（ｂ）に切換えられたときには、油圧ポンプ１２からの圧油が供給管路２８、油圧管路３０Ｂを介して油圧シリンダ２９の油室２９Ｂに供給され、油室２９Ａからの戻り油は、油圧管路３０Ａ、戻し管路２７を介して作動油タンク１３に戻される。これにより、油圧シリンダ２９は、ロッド２９Ｃが縮小する方向に駆動される。

３２は油圧シリンダ２９を遠隔操作する減圧弁型のパイロット操作弁（以下、パイロット弁３２という）で、該パイロット弁３２は、例えば油圧ショベルの運転室（図示せず）内に設けられ、オペレータによって傾転操作される操作レバー３２Ａを有している。そして、パイロット弁３２は、そのポンプポートがパイロットポンプ２４に接続され、タンクポートが作動油タンク１３に接続されている。また、パイロット弁３２の出力ポートは、パイロット管路３３Ａ，３３Ｂを介して後述する方向制御弁３１の油圧パイロット部３１Ａ，３１Ｂに接続されている。

そして、パイロット弁３２は、オペレータが操作レバー３２Ａを傾転操作したときに、その操作量に対応したパイロット圧をパイロット管路３３Ａ，３３Ｂを通じて方向制御弁３１の油圧パイロット部３１Ａ，３１Ｂに供給する。これにより、方向制御弁３１は、図３に示す中立位置（ｃ）から切換位置（ａ），（ｂ）のいずれかに切換えられるものである。

３４，３５はリリーフ弁を示し、このうちリリーフ弁３４は、高圧リリーフ弁を構成し、吐出管路２６の途中に接続されている。そして、リリーフ弁３４は、メインの油圧ポンプ１２による圧油の最高吐出圧を設定し、これ以上の過剰圧を作動油タンク１３側にリリーフするものである。また、リリーフ弁３５は、低圧リリーフ弁を構成し、パイロット管路２５の途中に接続されている。そして、リリーフ弁３５は、パイロットポンプ２４の最高吐出圧を設定し、これ以上の過剰圧を作動油タンク１３側にリリーフするものである。

３６は吐出管路２６の途中に接続して設けられた負荷投入弁で、該負荷投入弁３６は、図３に示すように油圧ポンプ１２と方向制御弁３１との間に位置して吐出管路２６の途中に配設された、例えば６ポート３位置の油圧パイロット式方向制御弁により構成され、その左，右両側には一対の油圧パイロット部３６Ａ，３６Ｂが設けられている。また、負荷投入弁３６の流入側は、その高圧側となるポートが供給管路２８に接続され、低圧側となるポートが戻し管路２７から作動油タンク１３に接続されている。

そして、負荷投入弁３６の流出側は、一対の出力ポート３６Ｃ，３６Ｄを有し、このうち出力ポート３６Ｃは、第１のリリーフ弁３７を介して戻し管路２７に接続されている。また、出力ポート３６Ｄは、第２のリリーフ弁３８を介して戻し管路２７に接続され、これらのリリーフ弁３７，３８は、互いに異なるリリーフ圧を油圧負荷として発生させる第１，第２の油圧負荷発生部を構成している。即ち、第１のリリーフ弁３７は、第２のリリーフ弁３８よりもリリーフ設定圧（開弁圧）が高く、大きな油圧負荷を第１の油圧負荷として発生させるものである。

ここで、負荷投入弁３６は、油圧パイロット部３６Ａ，３６Ｂのいずれか一方に後述の電磁弁４１，４２からパイロット圧が供給されることにより、中立位置（ｄ）から第１の切換位置（ｅ）と第２の切換位置（ｆ）のいずれかに切換えられる。そして、電磁弁４１からのパイロット圧により負荷投入弁３６が中立位置（ｄ）から第１の切換位置（ｅ）に切換えられたときには、油圧ポンプ１２からの圧油が供給管路２８、出力ポート３６Ｃを介して第１のリリーフ弁３７側に供給され、第１のリリーフ弁３７は、このときの圧力がリリーフ設定圧を越えたときに開弁して前記第１の油圧負荷を発生させる。

図５に示す特性線３７Ａは、第１のリリーフ弁３７による第１の油圧負荷の特性を表すものである。即ち、第１のリリーフ弁３７を開弁させた状態における、エンジン１０の回転数と燃料消費量との関係を示し、エンジン回転数Ｎを漸次増大させるに応じて燃料消費量が増えるものである。

また、電磁弁４２からのパイロット圧により負荷投入弁３６が中立位置（ｄ）から第２の切換位置（ｆ）に切換えられたときには、油圧ポンプ１２からの圧油が供給管路２８、出力ポート３６Ｄを介して第２のリリーフ弁３８側に供給される。そして、このときの圧力がリリーフ設定圧を越えたときに第２のリリーフ弁３８は開弁し、第１のリリーフ弁３７よりも小さい第２の油圧負荷を発生させる。即ち、第２のリリーフ弁３８による第２の油圧負荷の特性は、図５に示す特性線３８Ａにより表され、特性線３７Ａよりも燃料消費量が低く抑えられる。

３９，４０は第１，第２のチェック弁を示している。ここで、第１のチェック弁３９は、第１のリリーフ弁３７と並列になるように負荷投入弁３６の出力ポート３６Ｃと戻し管路２７との間に接続して設けられている。そして、第１のチェック弁３９は、負荷投入弁３６の出力ポート３６Ｃから戻し管路２７に向けて圧油が第１のリリーフ弁３７を介することなく流通するのを防止し、逆向きの流れを許すものである。

また、第２のチェック弁４０は、第２のリリーフ弁３８と並列になるように負荷投入弁３６の出力ポート３６Ｄと戻し管路２７との間に接続されている。そして、第２のチェック弁４０は、負荷投入弁３６の出力ポート３６Ｄから戻し管路２７に向けて圧油が第２のリリーフ弁３８を介することなく流通するのを防止し、逆向きの流れを許すものである。

４１，４２は負荷投入弁３６にパイロット圧を供給する操作手段としての電磁弁で、該電磁弁４１，４２は、図３に示すように負荷投入弁３６の油圧パイロット部３６Ａ，３６Ｂにパイロット管路４３Ａ，４３Ｂを介して接続されている。そして、電磁弁４１は、後述のコントローラ４７からの制御信号で励磁されると、停止位置（ｇ）から供給位置（ｈ）に切換えられ、パイロット管路２５内のパイロット圧をパイロット管路４３Ａを介して負荷投入弁３６の油圧パイロット部３６Ａに供給する。これにより負荷投入弁３６は、中立位置（ｄ）から第１の切換位置（ｅ）に切換えられる。

また、後述のコントローラ４７からの制御信号により電磁弁４２を励磁したときには、電磁弁４２が停止位置（ｊ）から供給位置（ｋ）に切換えられる。このため、パイロット管路２５内のパイロット圧は、電磁弁４２からパイロット管路４３Ａを介して負荷投入弁３６の油圧パイロット部３６Ｂに供給される。これにより負荷投入弁３６は、中立位置（ｄ）から第２の切換位置（ｆ）に切換えられる。

４４はパイロット管路２５の途中に設けられた絞りを示し、該絞り４４は、パイロットポンプ２４からパイロット管路２５内に吐出される油液に絞り作用を与え、絞り４４よりも上流側となるパイロット管路２５内にパイロット圧を発生させる。しかし、絞り４４よりも下流側となるパイロット管路２５の先端側は、図３に示すように方向制御弁３１の下流側まで延びて戻し管路２７と接続されている。

このため、方向制御弁３１と絞り４４との間では、パイロット管路２５内の圧力が方向制御弁３１を中立位置（ｃ）としたときにタンク圧に近い圧力まで低下する。一方、方向制御弁３１を中立位置（ｃ）から切換位置（ａ），（ｂ）のいずれかに切換えたときには、パイロット管路２５の先端側が戻し管路２７から遮断される。これによって、パイロット管路２５の先端側でも内部の圧力（パイロット圧）は、リリーフ弁３５で設定した圧力と同等な圧力まで増大するものである。

４５は方向制御弁３１が中立位置（ｃ）にあるか否かを検出する中立位置検出器としての回路圧センサである。この回路圧センサ４５は、図３に示すように方向制御弁３１と絞り４４との間に位置してパイロット管路２５の途中部位に接続され、パイロット管路２５内の圧力から方向制御弁３１の位置検出を行うものである。即ち、方向制御弁３１と絞り４４との間では、方向制御弁３１が中立位置（ｃ）にあるか否かによりパイロット管路２５内の圧力が変化する。このため、後述のコントローラ４７では、回路圧センサ４５により検出された圧力検出信号を、方向制御弁３１の中立位置信号として用いるものである。

４６はエンジン１０の回転数を検出する回転センサで、該回転センサ４６は、エンジン回転数Ｎを検出し、その検出信号をコントローラ４７に出力する。そして、コントローラ４７は、エンジン回転数Ｎの検出信号に基づいて後述の如く電磁弁４１，４２のいずれかを選択的に励磁する制御信号を出力するものである。

４７はマイクロコンピュータ等からなる制御手段としてのコントローラで、該コントローラ４７は、その入力側が排気温センサ２１、ガス圧センサ２２，２３、回路圧センサ４５および回転センサ４６等に接続され、その出力側はエンジン１０および電磁弁４１，４２等に接続されている。また、コントローラ４７は、ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる記憶部４７Ａを有し、この記憶部４７Ａ内には、後述の図６に示す油圧負荷投入制御用の処理プログラムと、予め決められた所定の圧力値Ｐo 、基準温度Ｔo 、エンジン回転数Ｎの判定値Ｎo 等とが格納されている。

ここで、コントローラ４７は、ガス圧センサ２２で検出したフィルタ上流側の圧力Ｐ1 とガス圧センサ２３で検出したフィルタ下流側の圧力Ｐ2 とから、両者の圧力差ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ1 −Ｐ2 ）を演算し、粒子状物質除去フィルタ１９（図３参照）に付着した粒子状物質、未燃焼残留物等の堆積量を両者の圧力差Δにより推定する。そして、この圧力差ΔＰが予め決められた所定の圧力値Ｐo を越えたときには、前記堆積量が多くなって粒子状物質除去フィルタ１９の再生処理が必要になっていると判定するものである。

また、基準温度Ｔo は、エンジン１０から排出される排気ガスの温度Ｔが粒子状物質除去フィルタ１９の再生処理が可能な温度（即ち、排気ガス中に含まれる粒子状物質を燃焼可能な温度、例えば２５０℃）まで上昇しているか否かを判定するための判定基準となる温度である。さらに、エンジン回転数Ｎの判定値Ｎo とは、例えばエンジン１０の回転速度が低速回転域にあるか、高速回転域にあるかを判定するための判定基準値である。

そして、コントローラ４７は、後述する図６の処理プログラムに従って負荷投入弁３６を、切換位置（ａ），（ｂ）または中立位置（ｃ）のうちいずれかの位置に切換えるために電磁弁４１，４２の切換制御を行う。即ち、コントローラ４７は、排気温センサ２１、ガス圧センサ２２，２３、回路圧センサ４５および回転センサ４６からの検出信号により、粒子状物質除去フィルタ１９（図３参照）に付着した粒子状物質、未燃焼残留物等の堆積量が多くなり、これらを燃焼により焼き切ってフィルタ１９の再生を行う必要があり、しかも排気ガスの温度Ｔが基準温度Ｔo よりも低いと判定したときに、電磁弁４１，４２をエンジン回転数Ｎに応じて選択的に切換える制御を行うものである。

第１の実施の形態による小型の油圧ショベル１に搭載された排気ガス浄化装置１６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。

まず、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１２とパイロットポンプ２４を駆動する。これにより、油圧ポンプ１２から吐出管路２６、供給管路２８に向けて圧油が吐出され、この圧油は方向制御弁３１を介して油圧シリンダ２９に供給される。また、これ以外の方向制御弁（図示せず）からは他の油圧アクチュエータ（例えば、走行用，旋回用の油圧モータ等）へと供給される。そして、キャブ８に搭乗したオペレータが走行用の操作レバー（図示せず）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８内のオペレータが作業用の操作レバー、例えば図３に示すパイロット弁３２の操作レバー３２Ａ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。また、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、例えば市街地等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作業装置５により側溝堀作業等を行うことができ、このような場合には、エンジン１０を負荷の軽い状態で稼働することにより騒音の低減化を図ることがある。

また、エンジン１０の運転時には、その排気管１１から有害物質である粒子状物質等が排出される。このときに排気ガス浄化装置１６は、例えば酸化触媒１８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。そして、粒子状物質除去フィルタ１９は、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集し、捕集した粒子状物質を燃焼して除去（再生）する。これにより、浄化した排気ガスを下流側の排出口２０から外部に排出することができる。

ところで、小型でコンパクトな構造となった小旋回式（小型）の油圧ショベル１は、大型、中型の機種等に比較して作業装置５による土砂の掘削力が相対的に小さく、エンジン１０も比較的小型となっている。しかも、この場合のエンジン１０は、負荷が軽い軽負荷状態で運転することが多く、油圧シリンダ２９の作動を停止させたような状態では、例えば排気ガスの温度が粒子状物質を燃焼可能な温度（例えば、基準温度Ｔo ）以下まで下がってしまう。

このため、油圧シリンダ２９の作動を停止させたままの状態が継続されると、粒子状物質除去フィルタ１９内に流入する排気ガスの温度を所要の温度まで上昇させるのが難しくなり、粒子状物質除去フィルタ１９に堆積した粒子状物質を燃焼させて粒子状物質除去フィルタ１９を再生することが困難になることがある。

そこで、第１の実施の形態では、油圧ポンプ１２からの圧油を油圧シリンダ２９等に供給する吐出管路２６の途中に、排気ガスの温度を上昇させるための負荷投入弁３６を設けている。該負荷投入弁３６は中立位置（ｄ）にあるときに油圧ポンプ１２からの圧油が作動油タンク１３側に戻るのを許し、負荷投入弁３６が中立位置（ｄ）から第１，第２の切換位置（ｅ），（ｆ）に切換わったときには、第１，第２のリリーフ弁３７，３８のいずれか一方で油圧負荷を発生させ、排気ガスの温度を前記基準温度Ｔo 以上まで上昇させる構成としている。

そして、コントローラ４７は、図６に示す処理プログラムに従って、ガス圧センサ２２，２３で検出した圧力Ｐ1 ，Ｐ2 間の圧力差ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ1 −Ｐ2 ）を演算する。この圧力差ΔＰが予め決められた所定の圧力値Ｐo よりも大きくなり、排気温センサ２１で検出した排気ガスの温度Ｔが予め決められた基準温度Ｔo よりも低くなったときに、電磁弁４１，４２のいずれか一方を励磁するように切換制御し、負荷投入弁３６を中立位置（ｄ）から切換位置（ｅ），（ｆ）に切換える。これによって、第１，第２のリリーフ弁３７，３８のいずれか一方で油圧負荷を発生させ、結果としてエンジン１０の負荷を高めることにより、排気ガスの温度を上昇させる構成としている。

即ち、エンジン１０の稼働により図６の処理動作がスタートすると、ステップ１ではガス圧センサ２２，２３による圧力差ΔＰを読込む。また、回路圧センサ４５からの検出信号を中立位置信号として読込み、排気温センサ２１から排気ガスの温度Ｔを読込むと共に、回転センサ４６からエンジン回転数Ｎを読込む。

次に、ステップ２では、前記圧力差ΔＰが所定の圧力値Ｐo よりも大きいか否かを判定する。そして、ステップ２で「ＮＯ」と判定する間は、圧力差ΔＰが圧力値Ｐo 以下であり、排気ガス浄化装置１６の粒子状物質除去フィルタ１９に付着した粒子状物質、未燃焼残留物等の堆積量は、再生処理が必要な量よりも少ないと判断することができる。

そこで、この場合にはステップ３に移って、電磁弁４１，４２を消磁して停止位置（ｇ），（ｊ）に保ち、負荷投入弁３６を中立位置（ｄ）に保持した状態とする。そして、その後は前述したステップ１に戻り、これ以降の処理を繰返すようにする。

一方、ステップ２で「ＹＥＳ」と判定したときには、圧力差ΔＰが圧力値Ｐo を越えて、粒子状物質除去フィルタ１９の再生処理が必要になっていると判断することができる。そこで、次のステップ４に移ってパイロット弁３２の操作レバー３２Ａが中立位置にあるか否かを判定する。この場合、回路圧センサ４５で検出したパイロット管路２５内の圧力により、方向制御弁３１が中立位置（ｃ）から切換位置（ａ），（ｂ）に切換わっているか否かを判定し、これにより、操作レバー３２Ａが中立であるか否か、即ち傾転操作されていないか否かを判定する。

そして、ステップ４で「ＮＯ」と判定するときは、操作レバー３２Ａが傾転操作され、方向制御弁３１が中立位置（ｃ）から切換位置（ａ），（ｂ）に切換えられている場合である。この場合、油圧シリンダ２９が油圧ポンプ１２からの圧油により駆動され、エンジン１０は負荷運転されているので、排気ガスの温度は上昇すると判断することができる。そこで、この場合は、ステップ３に移って負荷投入弁３６を中立位置（ｄ）に保持し、ステップ１以降の処理を続行する。

一方、ステップ４で「ＹＥＳ」と判定したときには、方向制御弁３１が中立位置（ｃ）にあり、油圧シリンダ２９は停止している場合であるから、次のステップ５に移って排気ガスの温度Ｔが基準温度Ｔo よりも低いか否かを判定する。そして、ステップ５で「ＹＥＳ」と判定するときには、排気ガスの温度Ｔが粒子状物質を燃焼可能な温度である基準温度Ｔo よりも低いので、次のステップ６以降の処理に移り、排気ガスの温度Ｔを上昇させるための処理を実行する。なお、ステップ５で「ＮＯ」と判定するときには、前述したステップ３の処理に戻る。

ここで、ステップ６では、エンジン回転数Ｎが予め決められた判定値Ｎo よりも低いか否かを判定する。そして、ステップ６で「ＹＥＳ」と判定したときには、エンジン回転数Ｎが判定値Ｎo よりも低くなって、エンジン１０は低速回転域にあると判断できる。そこで、次のステップ７に移って電磁弁４１を励磁し停止位置（ｇ）から供給位置（ｈ）に切換える。

これにより、負荷投入弁３６は、電磁弁４１を介したパイロット圧がパイロット管路４３Ａから油圧パイロット部３６Ａに供給されるので、図３に示す中立位置（ｄ）から第１の切換位置（ｅ）に切換わる。この結果、油圧ポンプ１２から吐出された圧油は、供給管路２８、負荷投入弁３６の出力ポート３６Ｃを介して第１のリリーフ弁３７側に供給される。そして、第１のリリーフ弁３７は、このときの圧力がリリーフ設定圧を越えたときに開弁し、例えば油圧ポンプ１２の吐出圧を第１のリリーフ弁３７による設定圧に保つように第１の油圧負荷を発生させる（図６中のステップ８参照）。

この場合、第１のリリーフ弁３７による第１の油圧負荷の特性は、図５に示す特性線３７Ａの如く表すことができ、エンジン１０による燃料消費量は、エンジン回転数Ｎを漸次増大させるに応じて増える。そして、エンジン１０から排出される排気ガスの温度Ｔは、図７中に示す特性線４８のように、粒子状物質を燃焼可能な温度である基準温度Ｔo よりも高い温度まで上昇する。即ち、エンジン１０の負荷が第１のリリーフ弁３７による油圧負荷によって増大されるため、エンジン１０の排気温度も上昇するものである。

図７中に示す特性線４９は、第１，第２のリリーフ弁３７，３８を用いることなく、油圧負荷を発生させない場合での排気ガスの温度特性である。この場合、排気ガスの温度Ｔは、エンジン回転数Ｎが増大するのに応じて漸次上昇するものの、基準温度Ｔo よりも高い温度まで上昇することはない。なお、図７中の特性線５０は、エンジン１０のエンジン回転数Ｎと出力トルクＴｒとの関係を示す所謂トルク曲線を表したものである。

ところで、エンジン回転数Ｎが判定値Ｎo 以上となるエンジン１０の高速回転域では、図７中に点線で示す特性線４８Ａのように、排気ガスの温度Ｔが基準温度Ｔo よりも十分に高い温度まで上昇する。そして、この状態では、図５に示す特性線３７Ａからも明らかなように、エンジン１０の燃料消費量もエンジン回転数Ｎに応じて漸次増大し、燃料を無駄に消費する可能性が高い。

そこで、図６中のステップ６で「ＮＯ」と判定したときには、エンジン回転数Ｎが判定値Ｎo 以上となって高速回転域にあるので、ステップ９に移って電磁弁４２を励磁し停止位置（ｊ）から供給位置（ｋ）に切換える。なお、電磁弁４１は予め消磁して停止位置（ｇ）に戻しておく。

これにより、負荷投入弁３６は、電磁弁４２を介したパイロット圧がパイロット管路４３Ｂから油圧パイロット部３６Ｂに供給されるので、図３に示す中立位置（ｄ）から第２の切換位置（ｆ）に切換わる。この結果、油圧ポンプ１２からの圧油は、供給管路２８、負荷投入弁３６の出力ポート３６Ｄを介して第２のリリーフ弁３８側に供給される。そして、第２のリリーフ弁３８は、このときの圧力がリリーフ設定圧（第１のリリーフ弁３７よりも低いリリーフ設定圧）を越えたときに開弁し、例えば油圧ポンプ１２の吐出圧を第２のリリーフ弁３８による設定圧に保つように第２の油圧負荷を発生させる（図６中のステップ１０参照）。

この場合、第２のリリーフ弁３８による第２の油圧負荷の特性は、図５に示す特性線３８Ａの如く表すことができ、エンジン１０による燃料消費量は、エンジン回転数Ｎを漸次増大させるに応じて増える。そして、エンジン１０から排出される排気ガスの温度Ｔは、図７中に示す特性線５１のように基準温度Ｔo よりも高い温度まで上昇する。

しかし、第２のリリーフ弁３８による第２の油圧負荷は、第１のリリーフ弁３７による第１の油圧負荷よりも小さいため、この場合の排気ガスの温度Ｔは、図７中に点線で示す特性線４８Ａよりも低い温度に抑えられる。これにより、エンジン回転数Ｎが判定値Ｎo 以上となる高速回転域では、排気ガスの温度Ｔが基準温度Ｔo よりも余分に高い温度まで上昇するのを抑えることができ、エンジン１０が燃料を無駄に消費するのを防ぐことができる。

かくして、第１の実施の形態によれば、油圧ポンプ１２からの圧油を油圧シリンダ２９等に供給する吐出管路２６の途中に負荷投入弁３６を設け、該負荷投入弁３６を中立位置（ｄ）から切換位置（ｅ），（ｆ）に切換えたときに、第１，第２のリリーフ弁３７，３８のいずれか一方で油圧負荷を発生させ、排気ガスの温度を基準温度Ｔo 以上まで上昇させる構成としている。

即ち、ガス圧センサ２２，２３で検出した圧力Ｐ1 ，Ｐ2 間の圧力差ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ1 −Ｐ2 ）が、予め決められた所定の圧力値Ｐo よりも大きくなり、排気温センサ２１で検出した排気ガスの温度Ｔが予め決められた基準温度Ｔo よりも低くなったときに、電磁弁４１，４２のいずれか一方を励磁するように切換制御し、負荷投入弁３６を中立位置（ｄ）から切換位置（ｅ），（ｆ）に切換えることによって、第１，第２のリリーフ弁３７，３８のいずれか一方で油圧負荷を発生させる構成としている。

これにより、このときの油圧負荷に応じてエンジン１０の負荷を高めることができ、排気ガスの温度を上昇させることにより、排気ガス浄化装置１６の粒子状物質除去フィルタ１９に堆積した粒子状物質を燃焼させ、粒子状物質除去フィルタ１９を再生することができる。このため、従来技術のように、油圧ポンプの吐出量制御等を行うことなく、負荷投入弁３６、第１，第２のリリーフ弁３７，３８および電磁弁４１，４２等を用いて油圧負荷を発生させ、例えば粒子状物質除去フィルタ１９の再生を円滑に行うことができる。

従って、第１の実施の形態によれば、エンジン１０の無負荷または軽負荷運転により排気ガスの温度Ｔが下がったときでも、負荷投入弁３６を切換制御して第１，第２のリリーフ弁３７，３８で油圧負荷を発生させる。これにより、粒子状物質除去フィルタ１９に堆積した粒子状物質を燃焼させて該フィルタ１９を再生することができ、排気ガスの浄化処理を安定して行うことができると共に、排気ガス浄化装置１６としての信頼性を向上することができる。

次に、図８ないし図１２は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、設定圧可変式のリリーフ弁を用いることにより油圧負荷をエンジン回転数に応じて可変に制御する構成としたことにある。なお、第２の実施の形態では、前述した第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。

図中、６１は第２の実施の形態で採用した負荷投入弁で、この負荷投入弁６１は、第１の実施の形態で述べた負荷投入弁３６とほぼ同様に、油圧ポンプ１２と方向制御弁３１との間に位置して吐出管路２６の途中に配設されている。また、負荷投入弁６１は、その高圧側となるポートが供給管路２８に接続され、低圧側となるポートが戻し管路２７に接続されている。しかし、この場合の負荷投入弁６１は、例えば６ポート２位置の油圧パイロット式方向制御弁により構成されている。

ここで、負荷投入弁６１は、左，右方向の一側にばね６１Ａが設けられ、他側には油圧パイロット部６１Ｂが設けられている。そして、負荷投入弁６１は、ばね６１Ａにより常時は初期位置（ｍ）に配置され、油圧パイロット部６１Ｂに供給されるパイロット圧によりばね６１Ａに抗して初期位置（ｍ）から切換位置（ｎ）に切換えられる。

この場合、負荷投入弁６１は出力ポート６１Ｃを有し、この出力ポート６１Ｃは、設定圧可変式のリリーフ弁６２（以下、可変リリーフ弁６２という）を介して戻し管路２７に接続されている。そして、可変リリーフ弁６２は、後述のコントローラ４７から出力される制御信号の電流値に応じてリリーフ設定圧が可変に制御され、このときのリリーフ設定圧に対応した油圧負荷を発生させる油圧負荷発生部を構成している。

即ち、負荷投入弁６１は、油圧パイロット部６１Ｂに後述の電磁弁６４からパイロット圧が供給されることにより、初期位置（ｍ）から切換位置（ｎ）に切換えられる。そして、負荷投入弁６１が初期位置（ｍ）から切換位置（ｎ）に切換えられたときには、油圧ポンプ１２からの圧油が供給管路２８、出力ポート６１Ｃを介して可変リリーフ弁６２側に供給され、該可変リリーフ弁６２は、このときの圧力がリリーフ設定圧を越えたときに開弁して前記油圧負荷を発生させる。

６３はチェック弁で、該チェック弁６３は、可変リリーフ弁６２と並列になるように負荷投入弁６１の出力ポート６１Ｃと戻し管路２７との間に接続して設けられている。そして、チェック弁６３は、負荷投入弁６１の出力ポート６１Ｃから戻し管路２７に向けて圧油が可変リリーフ弁６２を介することなく流通するのを防止し、逆向きの流れを許すものである。

６４は負荷投入弁６１にパイロット圧を供給する操作手段としての電磁弁で、該電磁弁６４は、図８に示すように負荷投入弁６１の油圧パイロット部６１Ｂにパイロット管路６５を介して接続されている。そして、電磁弁６４は、第１の実施の形態で述べた電磁弁４１と同様に励磁されたときに停止位置（ｇ）から供給位置（ｈ）に切換えられ、パイロット管路２５内のパイロット圧をパイロット管路６５を介して負荷投入弁６１の油圧パイロット部６１Ｂに供給する。これにより負荷投入弁６１は、初期位置（ｍ）から切換位置（ｎ）に切換えられる。

６６は本実施の形態で採用した制御手段としてのコントローラで、該コントローラ６６は、第１の実施の形態で述べたコントローラ４７とほぼ同様に構成され、その入力側が排気温センサ２１、ガス圧センサ２２，２３、回路圧センサ４５および回転センサ４６等に接続されている（図９参照）。しかし、コントローラ６６は、その出力側がエンジン１０、可変リリーフ弁６２および電磁弁６４等に接続されている。

また、コントローラ６６は、ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる記憶部６６Ａを有し、この記憶部６６Ａ内には、後述の図１１に示す油圧負荷投入制御用の処理プログラムと、第１の実施の形態と同様な所定の圧力値Ｐo 、基準温度Ｔo と、図１０に示す制御信号の特性マップ等とが格納されている。

ここで、図１０に示す特性マップは、可変リリーフ弁６２によるリリーフ設定圧をエンジン回転数Ｎに応じて可変に制御するためのマップである。即ち、図１０に示す特性マップは、可変リリーフ弁６２に出力する制御信号の電流値を直線状の特性線６７に沿ってエンジン回転数Ｎに反比例するように漸次減少させるもので、可変リリーフ弁６２のリリーフ設定圧は、この電流値に比例した圧力に設定されるものである。

かくして、このように構成された第２の実施の形態においても、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第２の実施の形態では、可変リリーフ弁６２を用いることにより油圧負荷をエンジン回転数Ｎに応じて可変に制御する構成としているので、下記のような効果を得ることができる。

即ち、エンジン１０の稼働により図１１に示す処理動作がスタートすると、ステップ１１，１２、ステップ１４，１５では、第１の実施の形態で述べた図６に示すステップ１，２、ステップ４，５と同様な処理を行う。ステップ１２で「ＮＯ」と判定する間は、圧力差ΔＰが圧力値Ｐo 以下であり、排気ガス浄化装置１６の粒子状物質除去フィルタ１９に付着した粒子状物質、未燃焼残留物等の堆積量は、再生処理が必要な量よりも少ないと判断することができる。

そこで、この場合には次のステップ１３に移って、電磁弁６４を消磁して停止位置（ｇ）に保ち、負荷投入弁６１を初期位置（ｍ）に保持した状態とする。そして、その後は前述したステップ１１に戻り、これ以降の処理を繰返すようにする。

一方、ステップ１５で「ＹＥＳ」と判定したときには、圧力差ΔＰが粒子状物質除去フィルタ１９の再生処理が必要な圧力値Ｐo を越え、方向制御弁３１が中立位置（ｃ）にある上に、排気ガスの温度Ｔが粒子状物質を燃焼可能な温度である基準温度Ｔo よりも低くなっている。そこで、次のステップ１６以降の処理に移り、排気ガスの温度Ｔを上昇させるための処理を実行する。

即ち、ステップ１６では、図１０に示す特性マップの特性線６７に従ってエンジン回転数Ｎに基づく制御信号の電流値を演算し、演算結果の電流値をもった制御信号を可変リリーフ弁６２に出力する。次のステップ１７では、電磁弁６４を励磁して停止位置（ｇ）から供給位置（ｈ）に切換える。これにより、負荷投入弁６１は、電磁弁６４を介したパイロット圧がパイロット管路６５から油圧パイロット部６１Ｂに供給されるので、図８に示す初期位置（ｍ）から切換位置（ｎ）に切換わる。

この結果、油圧ポンプ１２から吐出された圧油は、供給管路２８、負荷投入弁６１の出力ポート６１Ｃを介して可変リリーフ弁６２側に供給される。そして、ステップ１８では、前記制御信号を可変リリーフ弁６２に出力してエンジン回転数Ｎに応じて可変に設定されたリリーフ圧で、可変リリーフ弁６２の開，閉弁を制御する。このため、可変リリーフ弁６２は、負荷投入弁６１の出力ポート６１Ｃを介して供給される圧油の圧力が、前記電流値に従って可変に設定されたリリーフ設定圧を越えたときに開弁し、例えば油圧ポンプ１２の吐出圧を可変リリーフ弁６２による設定圧に保つように油圧負荷を発生させる。

次に、ステップ１９では排気温センサ２１による排気ガスの温度Ｔを読込み、次のステップ２０では、排気ガスの温度Ｔが基準温度Ｔo よりも低いか否かを判定する。そして、ステップ２０で「ＹＥＳ」と判定するときには、排気ガスの温度Ｔが粒子状物質を燃焼可能な基準温度Ｔo まで上昇していないので、次のステップ２１で可変リリーフ弁６２に出力する制御信号の電流値を予め決められた電流値（例えば、数ミリアンペア）分だけ上昇させる。

そして、ステップ１８に移って電流値が上昇された制御信号を可変リリーフ弁６２に出力し、このときの電流値に比例してリリーフ設定圧を増大させると共に、可変リリーフ弁６２により発生する油圧負荷も同様に増大させる。即ち、エンジン１０の負荷が可変リリーフ弁６２による油圧負荷によって増大されるため、エンジン１０の排気温度も上昇するものである。

この状態でステップ１９，２０の処理を繰返し、ステップ２０で「ＮＯ」と判定したときには、排気ガスの温度Ｔが粒子状物質を燃焼可能な基準温度Ｔo まで上昇しているので、ステップ１１の処理に戻り、これ以降の処理を続行させる。この結果、排気ガスの温度Ｔは、図１２中に示す特性線６８の如く、エンジン回転数Ｎが増大または減少しても基準温度Ｔo よりも高い、ほぼ一定な温度に保たれるようになり、エンジン１０の燃料消費量が余分に増えるのを抑えることができ、燃料が無駄に消費されるのを防ぐことができる。

なお、前記第２の実施の形態では、図１０中に実線で示す特性線６７のように、可変リリーフ弁６２に出力する制御信号の電流値をエンジン回転数Ｎに反比例して直線状に減少させる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１０中に一点鎖線で示す特性線６７′、または二点鎖線で示す特性線６７″のように曲線状に減少させる特性としてもよい。

また、前記第１の実施の形態では、第１，第２のリリーフ弁３７，３８により油圧負荷発生部を構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば油圧による圧力を蓄圧するアキュムレータ、発電機等の慣性負荷を回転駆動する油圧モータを、第１，第２のリリーフ弁３７，３８に替わる油圧負荷発生部として用いる構成としてもよい。そして、この点は第２の実施の形態についても同様である。

さらに、前述した各実施の形態では、排気ガス浄化装置１６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油圧作業機はこれに限るものではなく、例えば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、ホークリフト、油圧クレーン等の建設機械、または建設機械以外の油圧作業機等にも広く適用することができるものである。

１ 油圧ショベル
２ 下部走行体（車体）
４ 上部旋回体（車体）
５ 作業装置
６ 旋回フレーム（フレーム）
９ カウンタウエイト
１０ エンジン
１１ 排気管
１２ 油圧ポンプ
１３ 作動油タンク
１５ 熱交換器
１６ 排気ガス浄化装置
１７ ケーシング
１８ 酸化触媒（触媒手段）
１９ 粒子状物質除去フィルタ
２１ 排気温センサ（温度検出器）
２２，２３ ガス圧センサ（圧力検出器）
２４ パイロットポンプ
２６ 吐出管路
２７ 戻し管路
２８ 供給管路
２９ 油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）
３１ 方向制御弁
３６，６１ 負荷投入弁
３７ 第１のリリーフ弁（油圧負荷発生部）
３８ 第２のリリーフ弁（油圧負荷発生部）
４１，４２，６４ 電磁弁（操作手段）
４５ 回路圧センサ（中立位置検出器）
４６ 回転センサ
４７，６６ コントローラ（制御手段）
６２ 可変リリーフ弁（油圧負荷発生部）

Claims (4)

1. 原動機としてのエンジンと、該エンジンの排気側に設けられ排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置と、前記エンジンによって駆動されタンク内の油液を吸込んで圧油を吐出する油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される少なくとも１つ以上の油圧アクチュエータと、該油圧アクチュエータと前記油圧ポンプ、タンクとの間に設けられ該油圧アクチュエータに対する圧油の供給を制御する方向制御弁と、前記エンジンの回転数を検出する回転センサとを備え、
   前記排気ガス浄化装置には、前記排気ガスの温度を検出する温度検出器と、前記排気ガス浄化装置の入口側と出口側との間で前記排気ガスの圧力差を検出する圧力検出器とを設けてなる油圧作業機において、
   前記油圧ポンプからの圧油を前記油圧アクチュエータに供給する管路の途中には、前記排気ガスの温度を上昇させるための負荷投入弁を設け、
   該負荷投入弁は、
   初期位置にあるときに前記油圧ポンプからの圧油が前記タンク側に戻るのを許し、
   前記温度検出器で検出した前記排気ガスの温度が予め決められた基準温度よりも低く、前記圧力検出器で検出した前記圧力差が予め決められた所定の圧力値よりも大きくなったときに、前記初期位置から切換わって油圧負荷を発生させ前記排気ガスの温度を前記基準温度以上に上昇させる構成とし、
   前記負荷投入弁は、前記回転センサで検出した前記エンジンの回転数が予め決められた判定値よりも低い低速回転域にあるときに、前記初期位置から大きい油圧負荷を発生させる第１の切換位置に切換わり、前記エンジンの回転数が前記判定値よりも高い高速回転域にあるときには、小さい油圧負荷を発生させる第２の切換位置に前記初期位置から切換わる構成としたことを特徴とする油圧作業機。
2. 前記負荷投入弁が初期位置から前記第１の切換位置に切換わったときに前記大きい油圧負荷を発生させる第１のリリーフ弁と、前記負荷投入弁が初期位置から第２の切換位置に切換わったときに前記小さい油圧負荷を発生させる第２のリリーフ弁とを備える構成としてなる請求項１に記載の油圧作業機。
3. 原動機としてのエンジンと、該エンジンの排気側に設けられ排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置と、前記エンジンによって駆動されタンク内の油液を吸込んで圧油を吐出する油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される少なくとも１つ以上の油圧アクチュエータと、該油圧アクチュエータと前記油圧ポンプ、タンクとの間に設けられ該油圧アクチュエータに対する圧油の供給を制御する方向制御弁と、前記エンジンの回転数を検出する回転センサとを備え、
   前記排気ガス浄化装置には、前記排気ガスの温度を検出する温度検出器と、前記排気ガス浄化装置の入口側と出口側との間で前記排気ガスの圧力差を検出する圧力検出器とを設けてなる油圧作業機において、
   前記油圧ポンプからの圧油を前記油圧アクチュエータに供給する管路の途中には、前記排気ガスの温度を上昇させるための負荷投入弁を設け、
   該負荷投入弁は、
   初期位置にあるときに前記油圧ポンプからの圧油が前記タンク側に戻るのを許し、
   前記温度検出器で検出した前記排気ガスの温度が予め決められた基準温度よりも低く、前記圧力検出器で検出した前記圧力差が予め決められた所定の圧力値よりも大きくなったときに、前記初期位置から切換わって油圧負荷を発生させ前記排気ガスの温度を前記基準温度以上に上昇させる構成とし、
   さらに、前記負荷投入弁が初期位置から切換位置に切換わったときにリリーフ設定圧に対応した前記油圧負荷を発生させる設定圧可変式のリリーフ弁を備え、
   該リリーフ弁は、前記回転センサで検出した前記エンジンの回転数が大きくなるに応じて前記リリーフ設定圧を漸次減少させる構成としたことを特徴とする油圧作業機。
4. 前記油圧アクチュエータに対する圧油の供給を制御する前記方向制御弁が中立位置にあるか否かを検出する中立位置検出器を備え、前記負荷投入弁は、該中立位置検出器により前記方向制御弁が中立位置にあることを検出したときに、前記初期位置から前記油圧負荷を発生させる切換位置に切換わる構成としてなる請求項１，２または３に記載の油圧作業機。

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