特許 7545919 作業機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-28

(45)【発行日】2024-09-05

(54)【発明の名称】作業機械

(51)【国際特許分類】

   F02M 26/49 20160101AFI20240829BHJP

   F02M 26/46 20160101ALI20240829BHJP

   F02M 26/47 20160101ALI20240829BHJP

   F02M 26/28 20160101ALI20240829BHJP

【ＦＩ】

F02M26/49 311

F02M26/46 C

F02M26/47 B

F02M26/28

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021047008

(22)【出願日】2021-03-22

(65)【公開番号】P2022146177

(43)【公開日】2022-10-05

【審査請求日】2023-12-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000442

【氏名又は名称】弁理士法人武和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤原 圭佑

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 謙輔

【審査官】櫻田 正紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－０９６１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１２２４６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２５００９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１１７４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３７１８２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０８０３５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１８８５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１４３４９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０６３１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０６３８６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｍ ２６／４９

Ｆ０２Ｍ ２６／４６

Ｆ０２Ｍ ２６／４７

Ｆ０２Ｍ ２６／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、前記エンジンの動力によって駆動される油圧ポンプの吐出圧により動作する作業装置と、前記エンジンより排出される排気ガスから窒素酸化物を除去する排気ガス浄化装置とを備える作業機械において、
前記エンジンの燃焼室から排出された排気ガスの一部を前記燃焼室へ還流させる還流流路と、
前記還流流路を通過する排気ガスを冷却するクーラと、
前記還流流路から分岐した分岐流路、及び前記還流流路に合流する合流流路に接続され、前記分岐流路及び前記合流流路の間の排気ガスの差圧を検知する差圧センサと、
排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検知する濃度センサと、
前記差圧センサにより検知された差圧及び前記濃度センサにより検知された濃度に基づいて、前記クーラが閉塞しているか否かを判定するコントローラとを備え、
前記差圧センサは、前記クーラより排気ガスの流れの上流側の圧力と、前記クーラより排気ガスの流れの下流側の圧力との差圧を検知するものであって、
前記コントローラは、
前記差圧センサにより検知された差圧が上限値以上で、且つ前記濃度センサにより検知された窒素酸化物の濃度が閾値以上である場合に、前記クーラが閉塞していると判定し、
前記差圧センサにより検知された差圧が前記上限値より小さい下限値未満の場合に、前記分岐流路が閉塞していると判定し、
前記差圧センサにより検知された差圧が前記上限値以上で、且つ前記濃度センサにより検知された窒素酸化物の濃度が前記閾値未満である場合に、前記合流流路が閉塞していると判定することを特徴とする作業機械。

【請求項2】

エンジンと、前記エンジンの動力によって駆動される油圧ポンプの吐出圧により動作する作業装置と、前記エンジンより排出される排気ガスから窒素酸化物を除去する排気ガス浄化装置とを備える作業機械において、
前記エンジンの燃焼室から排出された排気ガスの一部を前記燃焼室へ還流させる還流流路と、
前記還流流路を通過する排気ガスを冷却するクーラと、
前記還流流路から分岐した分岐流路、及び前記還流流路に合流する合流流路に接続され、前記分岐流路及び前記合流流路の間の排気ガスの差圧を検知する差圧センサと、
排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検知する濃度センサと、
前記差圧センサにより検知された差圧及び前記濃度センサにより検知された濃度に基づいて、前記クーラが閉塞しているか否かを判定するコントローラと、
前記作業機械の動作を許容する許容位置、及ぶ前記作業機械の動作を規制する規制位置に切り替え可能な操作装置とを備え、
前記コントローラは、前記操作装置が前記規制位置である場合に、前記クーラが閉塞しているか否かを判定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、ＥＧＲシステムを搭載した作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、油圧ショベル、ダンプトラック、ホイールローダ等の作業機械には、大きなトルクを発生させることができるディーゼルエンジンが搭載されている。また、排気ガスに含まれる窒素酸化物を抑制するために、燃焼室から排出された排気ガスの一部をＥＧＲクーラで冷却して、吸気として燃焼室に還流させるＥＧＲシステムが知られている。

【0003】

ここで、排気ガスに含まれる煤が堆積してＥＧＲクーラが閉塞すると、吸気として燃焼室に還流する排気ガスの割合が低下し、吸気中の酸素濃度が増加する。その結果、燃焼室における窒素酸化物の生成量が増加する。そこで、ＥＧＲクーラの前後の差圧を差圧センサで検知して、ＥＧＲクーラが閉塞したか否かを判定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１３／０８０３５３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、差圧センサの検知結果は、ＥＧＲクーラそのものが閉塞した場合のみならず、ＥＧＲクーラの前後から分岐して差圧センサに接続される分岐流路が閉塞した場合にも変動する。そのため、特許文献１の方法では、ＥＧＲクーラの閉塞を誤検知する可能性がある。

【0006】

本発明は、上記した実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＥＧＲクーラの閉塞を適切に検知することが可能な作業機械を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明は、エンジンと、前記エンジンの動力によって駆動される油圧ポンプの吐出圧により動作する作業装置と、前記エンジンより排出される排気ガスから窒素酸化物を除去する排気ガス浄化装置とを備える作業機械において、前記エンジンの燃焼室から排出された排気ガスの一部を前記燃焼室へ還流させる還流流路と、前記還流流路を通過する排気ガスを冷却するクーラと、前記還流流路から分岐した分岐流路、及び前記還流流路に合流する合流流路に接続され、前記分岐流路及び前記合流流路の間の排気ガスの差圧を検知する差圧センサと、排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検知する濃度センサと、前記差圧センサにより検知された差圧及び前記濃度センサにより検知された濃度に基づいて、前記クーラが閉塞しているか否かを判定するコントローラとを備え、前記差圧センサは、前記クーラより排気ガスの流れの上流側の圧力と、前記クーラより排気ガスの流れの下流側の圧力との差圧を検知するものであって、前記コントローラは、前記差圧センサにより検知された差圧が上限値以上で、且つ前記濃度センサにより検知された窒素酸化物の濃度が閾値以上である場合に、前記クーラが閉塞していると判定し、前記差圧センサにより検知された差圧が前記上限値より小さい下限値未満の場合に、前記分岐流路が閉塞していると判定し、前記差圧センサにより検知された差圧が前記上限値以上で、且つ前記濃度センサにより検知された窒素酸化物の濃度が前記閾値未満である場合に、前記合流流路が閉塞していると判定することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、ＥＧＲクーラの閉塞を適切に検知することができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】油圧ショベルの側面図である。

【図2】第１実施形態に係る油圧ショベルの駆動回路を示す図である。

【図3】油圧ショベルのハードウェア構成図である。

【図4】第１実施形態に係る閉塞判定処理のフローチャートである。

【図5】ＥＧＲガスの流量と窒素酸化物の濃度との関係を示す図である。

【図6】第２実施形態に係る油圧ショベルの駆動回路を示す図である。

【図7】第２実施形態に係る閉塞判定処理のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［第１実施形態］
本発明に係る油圧ショベル１（作業機械）の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、作業機械の具体例は油圧ショベル１に限定されず、ホイールローダ、クレーン、ダンプトラック等でもよい。また、本明細書中の前後左右は、特に断らない限り、油圧ショベル１に搭乗して操作するオペレータの視点を基準としている。

【0011】

図１は、油圧ショベル１の側面図である。図１に示すように、油圧ショベル１は、下部走行体２と、下部走行体２により支持された上部旋回体３とを備える。下部走行体２及び上部旋回体３は、車体の一例である。

【0012】

下部走行体２は、無限軌道帯である左右一対のクローラ８を備える。そして、走行モータ（図示省略）の駆動により、左右一対のクローラ８が独立して回転する。その結果、油圧ショベル１が走行する。但し、下部走行体２は、クローラ８に代えて、装輪式であってもよい。

【0013】

上部旋回体３は、旋回モータ（図示省略）によって旋回可能に下部走行体２に支持されている。上部旋回体３は、ベースとなる旋回フレーム５と、旋回フレーム５の前方中央に上下方向に回動可能に取り付けられたフロント作業機４（作業装置）と、旋回フレーム５の前方左側に配置されたキャブ（運転席）７と、旋回フレーム５の後部に配置されたカウンタウェイト６とを主に備える。

【0014】

フロント作業機４は、上部旋回体３に起伏可能に支持されたブーム４ａと、ブーム４ａの先端に回動可能に支持されたアーム４ｂと、アーム４ｂの先端に回動可能に支持されたバケット４ｃと、ブーム４ａを駆動させるブームシリンダ４ｄと、アーム４ｂを駆動させるアームシリンダ４ｅと、バケット４ｃを駆動させるバケットシリンダ４ｆとを含む。カウンタウェイト６は、フロント作業機４との重量バランスを取るためのもので、上面視円弧形状を成す重量物である。

【0015】

キャブ７には、油圧ショベル１を操作するオペレータが搭乗する内部空間が形成されている。そして、キャブ７の内部空間には、オペレータが着席するシートと、シートに着席したオペレータにより操作される操作装置が配置されている。

【0016】

操作装置は、油圧ショベル１を動作させるためのオペレータの操作を受け付ける。オペレータによって操作装置が操作されることによって、下部走行体２が走行し、上部旋回体３が旋回し、フロント作業機４が動作する。なお、操作装置の具体例としては、レバー、ステアリングホイール、アクセルペダル、ブレーキペダル、スイッチ等が挙げられる。

【0017】

操作装置は、ゲートロックレバー７ａ（図３参照）を含む。ゲートロックレバー７ａは、油圧アクチュエータ（走行モータ、旋回モータ、油圧シリンダ４ｄ～４ｆ）の動作を許容する許容位置と、油圧アクチュエータの動作を規制する規制位置とに、オペレータによって切り替え可能に構成されている。より詳細には、許容位置のゲートロックレバー７ａは、油圧ポンプ２０（図２参照）から油圧アクチュエータへ至る作動油の流路を開放する。一方、規制位置のゲートロックレバー７ａは、油圧ポンプ２０から油圧アクチュエータへ至る作動油の流路を遮断する。そして、ゲートロックレバー７ａは、現在の位置を示す位置信号をコントローラ５０（図３参照）に出力する。

【0018】

また、キャブ７には、モニタ７ｂ（図３参照）が設置されている。モニタ７ｂは、コントローラ５０の制御に従って、情報（文字、映像）を表示する。モニタ７ｂは、キャブ７のオペレータに情報を報知する報知装置の一例である。但し、報知装置の具体例はモニタ７ｂに限定されず、スピーカ、ＬＥＤランプ等でもよい。

【0019】

図２は、第１実施形態に係る油圧ショベル１の駆動回路を示す図である。図２に示すように、油圧ショベル１は、エンジン１０と、油圧ポンプ２０と、排気ガス浄化装置３０と、インタークーラ４０とを主に備える。

【0020】

エンジン１０は、空気と燃料とを混合して燃焼させることによって、油圧ポンプ２０を回転させる動力を発生させると共に、排気ガスを排出する。エンジン１０は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。また、エンジン１０は、ラジエータ（図示省略）から供給される冷却水によって冷却される。

【0021】

エンジン１０は、燃焼室１１から排出された排気ガスの一部を冷却して、吸気として燃焼室１１に還流させるＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）システムを搭載している。より詳細には、エンジン１０は、燃焼室１１と、ターボチャージャ１２と、ＥＧＲバルブ１３と、ＥＧＲクーラ１４と、差圧センサ１５と、ガス温センサ１６と、水温センサ１７とを主に備える。

【0022】

また、エンジン１０は、複数の流路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６を有する。流路Ｌ１～Ｌ６は、空気を流通させる配管によって形成されるものである。流路Ｌ１～Ｌ６は、例えば、金属製の配管またはブロックの内部に形成された通路などを指す。

【0023】

流路Ｌ１は、燃焼室１１に吸気ガスを供給する流路である。流路Ｌ２は、燃焼室１１から排出される排気ガスを、ターボチャージャ１２及び排気ガス浄化装置３０を通じて大気に排出する流路である。

【0024】

流路Ｌ３は、ターボチャージャ１２からインタークーラ４０を通じて流路Ｌ１に接続される流路である。そして、流路Ｌ３は、ターボチャージャ１２で圧縮された圧縮空気を、インタークーラ４０を通じて流路Ｌ１に供給する。

【0025】

流路Ｌ４（還流流路）は、ターボチャージャ１２より排気ガスの流れの上流側において流路Ｌ２から分岐し、ＥＧＲバルブ１３及びＥＧＲクーラ１４を通じて流路Ｌ１に接続される流路である。そして、流路Ｌ４は、燃焼室１１から排出されてＥＧＲクーラ１４で冷却された排気ガス（以下、「ＥＧＲガス」と表記する。）を、流路Ｌ１に供給する。すなわち、流路Ｌ１から燃焼室１１に供給される吸気ガスは、流路Ｌ３を通じて供給される圧縮空気と、流路Ｌ４を通じて供給されるＥＧＲガスとが混合されたものである。

【0026】

流路Ｌ５（分岐流路）は、ＥＧＲバルブ１３より排気ガスの流れの下流側で且つＥＧＲクーラ１４より排気ガスの流れの上流側の第１位置Ｐ１において、流路Ｌ４に接続（より詳細には、流路Ｌ４から分岐）している。流路Ｌ６（合流流路）は、ＥＧＲクーラ１４より排気ガスの流れの下流側の第２位置Ｐ２において、流路Ｌ４に接続（より詳細には、流路Ｌ４に合流）している。すなわち、第２位置Ｐ２は、流路Ｌ４の第１位置Ｐ１より排気ガスの流れの下流側の位置である。また、流路Ｌ５、Ｌ６の流路面積は、流路Ｌ４より小さく設定される。そして、流路Ｌ５、Ｌ６は、差圧センサ１５に接続されている。

【0027】

燃焼室１１は、流路Ｌ１、Ｌ２に接続されている。燃焼室１１には、流路Ｌ１を通じて吸気ガスが供給され、インジェクタ１１ａ（図３参照）を通じて燃料が供給される。そして、燃焼室１１は、供給された吸気ガス及び燃料を圧縮して燃焼させることによって、出力軸を回転させると共に、排気ガスを流路Ｌ２に排出する。

【0028】

ターボチャージャ１２は、燃焼室１１と排気ガス浄化装置３０との間の流路Ｌ２上に設けられている。ターボチャージャ１２は、流路Ｌ２を通じて排出される排気ガスを用いて大気中の空気を圧縮し、圧縮空気を流路Ｌ３に供給する。ターボチャージャ１２は、排気ガスによって回転するタービン１２ａと、タービン１２ａの回転によって空気を圧縮するコンプレッサ１２ｂとで構成される。ターボチャージャ１２の構成は既に周知なので、詳細な説明は省略する。

【0029】

ＥＧＲバルブ１３は、第１位置Ｐ１より排気ガスの流れの上流側において、流路Ｌ４に配置されている。ＥＧＲバルブ１３は、コントローラ５０の制御に従って、流路Ｌ４の開度を調整する電磁比例弁である。すなわち、流路Ｌ４を流れる排気ガス（換言すれば、流路Ｌ４から流路Ｌ１に供給されるＥＧＲガス）の流量は、ＥＧＲバルブ１３の開度によって調整される。

【0030】

ＥＧＲクーラ１４は、ＥＧＲバルブ１３より排気ガスの流れの下流側において、流路Ｌ４上に設けられている。より詳細には、ＥＧＲクーラ１４は、第１位置Ｐ１より排気ガスの流れの下流側で且つ第２位置Ｐ２より排気ガスの流れの上流側において、流路Ｌ４に配置されている。ＥＧＲクーラ１４は、流路Ｌ４を流れる排気ガスを冷却する。第１実施形態に係るＥＧＲクーラ１４は、流路Ｌ４を流れる排気ガスと、ラジエータ（図示省略）から供給される冷却水とを熱交換させる。すなわち、ＥＧＲクーラ１４は、冷却水が流通する配管（図示省略）が流路Ｌ４に近接して配置された部分を指す。

【0031】

差圧センサ１５は、流路Ｌ５、Ｌ６に接続されている。そして、第１実施形態に係る差圧センサ１５は、流路Ｌ４の第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２の間（換言すれば、ＥＧＲクーラ１４の前後）の差圧ΔＰを検知し、検知結果を示す差圧信号をコントローラ５０に出力する。より詳細には、第１実施形態に係る差圧センサ１５は、ＥＧＲクーラ１４より排気ガスの流れの上流側の圧力と、ＥＧＲクーラ１４より排気ガスの流れの下流側の圧力との差圧を検知する。

【0032】

ガス温センサ１６は、ＥＧＲクーラ１４（第１実施形態では、第２位置Ｐ２）より排気ガスの流れの下流側において、流路Ｌ４に配置されている。そして、ガス温センサ１６は、流路Ｌ４を流れるＥＧＲガス（すなわち、ＥＧＲクーラ１４で冷却された排気ガス）の温度を検知し、検知結果を示すガス温信号をコントローラ５０に出力する。

【0033】

水温センサ１７は、燃焼室１１の周りに形成された冷却水の流路に配置されている。そして、水温センサ１７は、燃焼室１１の周りを冷却した冷却水の温度を検知し、検知結果を示す水温信号をコントローラ５０に出力する。

【0034】

油圧ポンプ２０は、エンジン１０の出力軸に接続されている。そして、油圧ポンプ２０は、エンジン１０が発生させる動力によって駆動する。より詳細には、油圧ポンプ２０は、作動油タンク（図示省略）に貯留された作動油を、所定の吐出圧で油圧アクチュエータに供給する。

【0035】

排気ガス浄化装置３０は、ターボチャージャ１２より排気ガスの流れの下流側において、流路Ｌ２上に設けられている。排気ガス浄化装置３０は、流路Ｌ２を流れる排気ガスから窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去して、窒素酸化物が除去された排気ガスを大気に排出する。より詳細には、排気ガス浄化装置３０は、流路Ｌ２を流れる排気ガスに尿素を噴射することによって、排気ガスに含まれる窒素酸化物をアンモニアで水と窒素に分解する。排気ガス浄化装置３０は、さらに、流路Ｌ２を流れる排気ガスに含まれる一酸化炭素、炭化水素を、酸化触媒で酸化して除去してもよい。

【0036】

排気ガス浄化装置３０は、ＮＯｘ濃度センサ３１（濃度センサ）を備える。排気ガス浄化装置３０は、流路Ｌ２を流れる排気ガス（排気ガス浄化装置３０で窒素酸化物が除去される前の排気ガス）に含まれる窒素酸化物の濃度Ｃを検知し、検知結果を示す濃度信号をコントローラ５０に出力する。

【0037】

インタークーラ４０は、ターボチャージャ１２及び燃焼室１１の間の流路Ｌ３上に配置されている。インタークーラ４０は、ターボチャージャ１２で圧縮された圧縮空気を冷却して、流路Ｌ１に供給する。第１実施形態に係るインタークーラ４０は、流路Ｌ３を流れる圧縮空気と、大気とを熱交換させる。

【0038】

図３は、油圧ショベル１のハードウェア構成図である。図３に示すように、油圧ショベル１は、エンジン１０の動作を制御するエンジンコントローラ５１と、油圧ショベル１のその他の構成要素（例えば、油圧ポンプ２０，モニタ７ｂ）を制御する制御用コントローラ５２とを備える。なお、図３におけるエンジンコントローラ５１及び制御用コントローラ５２の役割分担は一例なので、本明細書ではこれらを総称して、「コントローラ５０」と表記する。

【0039】

コントローラ５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を備える。コントローラ５０は、ＲＯＭに格納されたプログラムコードをＣＰＵが読み出して実行することによって、後述する処理を実現する。ＲＡＭは、ＣＰＵがプログラムを実行する際のワークエリアとして用いられる。

【0040】

但し、コントローラ５０の具体的な構成はこれに限定されず、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのハードウェアによって実現されてもよい。

【0041】

コントローラ５０は、差圧センサ１５から出力される差圧信号と、ガス温センサ１６から出力されるガス温信号と、水温センサ１７から出力される水温信号と、ＮＯｘ濃度センサ２１から出力される濃度信号と、ゲートロックレバー７ａから出力される操作信号とを取得し、取得した各種信号に基づいてインジェクタ１１ａ、ターボチャージャ１２、ＥＧＲバルブ１３、油圧ポンプ２０、及びモニタ７ｂを制御する。

【0042】

まず、エンジン１０の始動直後において、コントローラ５０は、ＥＧＲバルブ１３を閉塞している。そのため、エンジン１０は、ターボチャージャ１２から流路Ｌ３を通じて供給される圧縮空気と、インジェクタ１１ａから供給される燃料とを燃焼室１１で燃焼させて、動力を発生させる。

【0043】

次に、コントローラ５０は、エンジン１０の回転が安定すると、ＥＧＲバルブ１３を開く。これにより、流路Ｌ２を流れる排気ガスの一部が流路Ｌ４に流入し、ＥＧＲクーラ１４で冷却されて、ＥＧＲガスとして流路Ｌ１に還流する。これにより、圧縮空気及びＥＧＲガスが混合されて燃焼室１１に供給されるので、燃焼室１１内の燃焼温度が低下して、窒素酸化物の生成が抑制される。

【0044】

そして、コントローラ５０は、エンジン１０が駆動している間、ＥＧＲガスの供給量が予め定められた目標値に近づくように、ＥＧＲバルブ１３の開度を調整する。しかしながら、燃焼室１１から排出された排気ガスには、未だ窒素酸化物が含まれる。そこで、排気ガス浄化装置３０によって、流路Ｌ２を流れる排気ガスから窒素酸化物が除去される。

【0045】

次に、図４及び図５を参照して、第１実施形態に係る閉塞判定処理を説明する。図４は、第１実施形態に係る閉塞判定処理のフローチャートである。図５は、ＥＧＲガスの流量と、窒素酸化物の濃度との関係を示す図である。

【0046】

コントローラ５０は、エンジン１０が始動している間において、所定の時間間隔毎に閉塞判定処理を繰り返し実行する。閉塞判定処理は、エンジン１０に搭載されたＥＧＲシステム内の流路の閉塞の有無を判定する処理である。より詳細には、閉塞判定処理は、ＥＧＲクーラ１４または流路Ｌ５、Ｌ６が閉塞しているか否かを判定する処理である。なお、「ＥＧＲクーラ１４の閉塞」とは、流路Ｌ４のＥＧＲクーラ１４を通過する部分の閉塞、換言すれば、流路Ｌ４の第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２の間の閉塞を指す。

【0047】

より詳細には、流路Ｌ４を流れる排気ガスがＥＧＲクーラ１４で冷却されると、凝縮水が発生することがある。そして、排気ガスに含まれる煤を取り込んだ凝縮水が流路Ｌ４の内面に堆積すると、第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２の間の流路Ｌ４の流路面積が小さくなる（以下、この状態を「閉塞」と表記する）。すなわち、閉塞とは、流路Ｌ４が完全に閉じた状態に限定されない。なお、煤を取り込んだ凝縮水は、流路Ｌ４のみならず、流路Ｌ５、Ｌ６にも堆積し得る。

【0048】

まず、コントローラ５０は、予め定められた判定条件を満たすか否かを判定する（Ｓ１１）。判定条件とは、例えば、エンジン１０の回転数が所定の回転数を超えていること、ＥＧＲバルブ１３が開いていること、ゲートロックレバー７ａが規制位置に配置されていることのうち、少なくとも１つである。そして、コントローラ５０は、判定条件を満たしていないと判定した場合に（Ｓ１１：Ｎｏ）、ステップＳ１２以降の処理を実行することなく、閉塞判定処理を終了する。

【0049】

一方、コントローラ５０は、判定条件を満たすと判定した場合に（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、差圧センサ１５によって検知された差圧ΔＰと上限値Ｐｈとを比較する（Ｓ１２）。第１実施形態に係る上限値Ｐｈは、ＥＧＲクーラ１４が閉塞した状態で差圧センサ１５によって検知される差圧ΔＰの推定値である。

【0050】

なお、差圧ΔＰが上限値Ｐｈ以上になるのは、ＥＧＲクーラ１４が閉塞した場合だけでなく、流路Ｌ６が閉塞した場合も同様である。そのため、差圧ΔＰと上限値Ｐｈとの比較だけでは、閉塞した部分を正確に判定することができない。

【0051】

そして、ＥＧＲクーラ１４が閉塞すると、流路Ｌ１に還流するＥＧＲガスの流量が減少する。その結果、図５に示すように、ＥＧＲガスの流量が減少すると、燃焼室１１の燃焼温度が高くなって、排気ガス中の窒素酸化物の濃度が上昇する。これに対して、流路Ｌ６が閉塞した場合は、ＥＧＲガスの流量が変化しないので、排気ガス中の窒素酸化物の濃度は変化しない。

【0052】

そこで、コントローラ５０は、差圧ΔＰが上限値Ｐｈ以上の場合に（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、ＮＯｘ濃度センサ３１によって検知された窒素酸化物の濃度Ｃと閾値Ｃｔｈとを比較する（Ｓ１３）。閾値Ｃｔｈは、ＥＧＲクーラ１４が閉塞した状態でＮＯｘ濃度センサ３１によって検知される濃度Ｃの推定値である。

【0053】

そして、コントローラ５０は、濃度Ｃが閾値Ｃｔｈ以上の場合に（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、ＥＧＲクーラ１４が閉塞していると判定して（Ｓ１４）、判定結果をモニタ７ｂに表示する（Ｓ１５）。一方、コントローラ５０は、濃度Ｃが閾値Ｃｔｈ未満の場合に（Ｓ１３：Ｎｏ）、流路Ｌ６が閉塞していると判定して（Ｓ１６）、判定結果をモニタ７ｂに表示する（Ｓ１５）。

【0054】

ステップＳ１５の処理は、判定結果を出力（報知）する処理の一例である。但し、判定結果を出力する具体的な方法は、モニタ７ｂに情報を表示することに限定されず、ＬＥＤランプの点灯、スピーカからのガイド音声の出力、通信ネットワークを通じた外部装置への情報の送信などであってもよい。

【0055】

また、コントローラ５０は、差圧ΔＰが上限値Ｐｈ未満の場合に（Ｓ１２：Ｎｏ）、差圧センサ１５によって検知された差圧ΔＰと下限値Ｐｌとを比較する（Ｓ１７）。第１実施形態に係る下限値Ｐｌは、ＥＧＲクーラ１４が閉塞していない状態（すなわち、新品のＥＧＲシステム）で差圧センサ１５によって検知される差圧ΔＰの推定値である。すなわち、上限値Ｐｈ＞下限値Ｐｌである。

【0056】

そして、コントローラ５０は、差圧ΔＰが下限値Ｐｌ未満の場合に（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、流路Ｌ５が閉塞していると判定して（Ｓ１８）、判定結果をモニタ７ｂに表示する（Ｓ１５）。一方、コントローラ５０は、差圧ΔＰが下限値Ｐｌ以上の場合に（Ｓ１７：Ｎｏ）、ＥＧＲシステムが閉塞していないと判定して（Ｓ１９）、閉塞判定処理を終了する。

【0057】

第１実施形態によれば、差圧センサ１５によって検知された差圧ΔＰと、ＮＯｘ濃度センサ３１によって検知された窒素酸化物の濃度Ｃとの組み合わせに基づいて、ＥＧＲシステム内の閉塞を判定する。その結果、ＥＧＲクーラ１４または流路Ｌ５、Ｌ６の閉塞を適切に判定することができる。

【0058】

なお、油圧ショベル１の動作に伴う振動によって、各種センサ１５、１６、１７、３１の検知結果に誤差が生じる場合がある。そこで第１実施形態によれば、ゲートロックレバー７ａが規制位置の場合にステップＳ１２以降の処理を実行するので、誤差の少ない検知結果に基づいて、ＥＧＲシステム内の閉塞を判定することができる。

【0059】

また、上限値Ｐｈ及び下限値Ｐｌは、予め定められた固定値でもよいし、エンジン１０の回転数、ＥＧＲバルブ１３の開度、またはガス温センサ１６によって検知されたＥＧＲガスの温度などによって変化する値でもよい。同様に、閾値Ｃｔｈは、予め定められた固定値でもよいし、エンジン１０の回転数、または水温センサ１７によって検知された冷却水の温度などによって変化する値でもよい。

【0060】

［第２実施形態］
次に、図６及び図７を参照して、第２実施形態に係る油圧ショベル１を説明する。図６は、第２実施形態に係る油圧ショベル１の駆動回路を示す図である。図７は、第２実施形態に係る閉塞判定処理のフローチャートである。なお、第１実施形態との共通点の詳細な説明は省略し、相違点を中心に説明する。

【0061】

図６に示すように、第２実施形態に係る油圧ショベル１は、絞り部１９をさらに備える。絞り部１９は、流路Ｌ４のＥＧＲクーラ１４より排気ガスの流れの下流側に配置されている。絞り部１９は、設置位置における流路Ｌ４の流路面積を絞る。絞り部１９は、例えば、ベンチュリー管で構成される。なお、このベンチュリー管を絞り弁に替えて構成してもよい。

【0062】

また、第２実施形態に係る流路Ｌ５（分岐流路）は、ＥＧＲクーラ１４より排気ガスの流れの下流側で且つ絞り部１９より排気ガスの流れの上流側の第１位置Ｐ１において、流路Ｌ４に接続（より詳細には、流路Ｌ４から分岐）している。また、第２実施形態に係る流路Ｌ６（合流流路）は、絞り部１９によって絞られた第２位置Ｐ２において、流路Ｌ４に接続（より詳細には、流路Ｌ４に合流）している。

【0063】

さらに、差圧センサ１５は、流路Ｌ５、Ｌ６に接続されている。そして、第２実施形態に係る差圧センサ１５は、流路Ｌ４上の位置であって配管の流路面積と同じで絞られていない第１位置Ｐ１及びベンチュリー管により流路面積が絞られた第２位置Ｐ２の間の差圧ΔＰを検知し、検知結果を示す差圧信号をコントローラ５０に出力する。より詳細には、第２実施形態に係る差圧センサ１５は、絞り部１９より排気ガスの流れの上流側の圧力と、絞り部１９によって絞られた部位の圧力との差圧を検知する。そして、第２実施形態において、差圧センサ１５によって検知される差圧ΔＰは、ＥＧＲクーラ１４または流路Ｌ６に閉塞が発生するほど小さくなり、流路Ｌ５に閉塞が発生するほど大きくなる。

【0064】

そこで図７に示すように、第２実施形態に係るコントローラ５０は、図４のステップＳ１２に代えて、差圧センサ１５によって検知された差圧ΔＰと下限値Ｐｌとを比較する（Ｓ２２）。また、第２実施形態に係るコントローラ５０は、図４のステップＳ１７に代えて、差圧センサ１５によって検知された差圧ΔＰと上限値Ｐｈとを比較する（Ｓ２７）。

【0065】

第２実施形態に係る下限値Ｐｌは、ＥＧＲクーラ１４が閉塞した状態で差圧センサ１５によって検知される差圧ΔＰの推定値である。また、第２実施形態に係る上限値Ｐｈは、ＥＧＲクーラ１４が閉塞していない状態（すなわち、新品のＥＧＲシステム）で差圧センサ１５によって検知される差圧ΔＰの推定値である。すなわち、上限値Ｐｈ＞下限値Ｐｌである。

【0066】

そして、第２実施形態に係るコントローラ５０は、差圧ΔＰが下限値Ｐｌ未満で且つ窒素酸化物の濃度Ｃが閾値Ｃｔｈ以上の場合に（Ｓ２２：Ｙｅｓ＆Ｓ１３：Ｙｅｓ）、ＥＧＲクーラ１４が閉塞していると判定する（Ｓ１４）。一方、第２実施形態に係るコントローラ５０は、差圧ΔＰが下限値Ｐｌ未満で且つ窒素酸化物の濃度Ｃが閾値Ｃｔｈ未満の場合に（Ｓ２２：Ｙｅｓ＆Ｓ１３：Ｎｏ）、流路Ｌ５が閉塞していると判定する（Ｓ１６）。

【0067】

また、第２実施形態に係るコントローラ５０は、差圧ΔＰが上限値Ｐｈ以上の場合に（Ｓ２２：Ｎｏ＆Ｓ２７：Ｙｅｓ）、流路Ｌ６が閉塞していると判定する（Ｓ１８）。一方、第２実施形態に係るコントローラ５０は、差圧ΔＰが下限値Ｐｌ以上で且つ上限値Ｐｈ未満の場合に（Ｓ２２：Ｎｏ＆Ｓ２７：Ｎｏ）、ＥＧＲシステムに閉塞が発生していないと判定する（Ｓ１９）。

【0068】

第２実施形態によっても第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【0069】

上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

【符号の説明】

【0070】

１ 油圧ショベル
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ フロント作業機
４ａ ブーム
４ｂ アーム
４ｃ バケット
４ｄ ブームシリンダ
４ｅ アームシリンダ
４ｆ バケットシリンダ
５ 旋回フレーム
６ カウンタウェイト
７ キャブ
７ａ ゲートロックレバー
７ｂ モニタ
８ クローラ
１０ エンジン
１１ 燃焼室
１１ａ インジェクタ
１２ ターボチャージャ
１２ａ タービン
１２ｂ コンプレッサ
１３ ＥＧＲバルブ
１４ ＥＧＲクーラ（クーラ）
１５ 差圧センサ
１６ ガス温センサ
１７ 水温センサ
１９ 絞り部
２０ 油圧ポンプ
２１ ＮＯｘ濃度センサ
３０ 排気ガス浄化装置
３１ ＮＯｘ濃度センサ
４０ インタークーラ
５０ コントローラ
５１ エンジンコントローラ
５２ 制御用コントローラ
Ｌ５ 分岐流路
Ｌ６ 合流流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】