JP2013189966A

JP2013189966A - エンジン

Info

Publication number: JP2013189966A
Application number: JP2012058898A
Authority: JP
Inventors: Takashi Takahashi; 岳志高橋
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2013-09-26

Abstract

【課題】過給機と、過給機回転数を検出するセンサと、フィルタを有する排気ガス浄化装置とを備えたエンジンにおいて、安価に且つ高精度に排気ガス浄化装置のフィルタに堆積したＰＭ堆積量を推定する。
【解決手段】エンジン回転数センサ６１と、エンジン負荷センサ６２と、過給機４０と、過給機回転数を検出するターボセンサ６３と、フィルタ５２を有し、排気ライン３０に介挿された排気ガス浄化装置５０と、制御装置７０とを備え、前記制御装置７０は、エンジン回転数及びエンジン負荷によって過給機基準回転数を特定する過給機回転数データ７１を有しており、前記エンジン回転数センサ及び前記エンジン負荷センサの検出値を前記過給機回転数データに適用して得られる過給機基準回転数に対する前記ターボセンサによって検出される過給機実測回転数の減少度に応じて前記フィルタの再生制御を実行する。
【選択図】図２

Description

本発明は、過給機と、過給機回転数を検出するセンサと、フィルタを有する排気ガス浄化装置とを備えたエンジンに関する。

エンジン、特にディーゼルエンジンの排気ガスには粒子状物質（以下、ＰＭという）が混入しており、ＰＭを捕捉して大気への放出を可及的に防止するために排気ラインにフィルタを介挿させることが広く利用されている。

エンジンの運転時間に応じて前記フィルタへのＰＭ堆積量が徐々に増加していくため、前記フィルタに堆積したＰＭを燃焼（酸化）除去させて前記フィルタを再生させる必要がある。

ここで、前記フィルタに過大なＰＭが堆積されてしまった後に前記フィルタの再生（ＰＭの燃焼除去）を行うとすると、前記フィルタの再生時に前記フィルタの温度が異常に上昇して前記フィルタの破損を招くおそれがある。

この点を考慮して、前記フィルタよりも排気ガス流れ方向上流側に酸化触媒を設けてフィルタの自己再生を可能としつつ、選択的に実行可能な複数の任意再生モードを用意しておき、前記フィルタへのＰＭ堆積量に応じて前記複数の任意再生モードのいずれか一の再生モードを実行する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

前記特許文献１に記載の再生方法は、前記フィルタに過大な量のＰＭが堆積することを未然に防止し得る点において有用であるが、前記フィルタの排気ガス流れ方向に関する差圧によってＰＭ堆積量を推定しており、前記フィルタの排気ガス上流側及び下流側のそれぞれに上流側圧力センサ及び下流側圧力センサを配置させなければならず、コスト高を招くという問題があった。

また、精度よくＰＭ堆積量を把握するためには、前記圧力センサとして高精度な圧力センサを用いる必要があり、この点においてもコスト高を招くという問題があった。

特許第４２７３９１１号公報

本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、過給機と、過給機回転数を検出するセンサと、フィルタを有する排気ガス浄化装置とを備えたエンジンにおいて、安価に且つ高精度に前記フィルタに堆積したＰＭ堆積量を推定することができるエンジンの提供を目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、エンジン本体と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサと、エンジン負荷を検出するエンジン負荷センサと、前記エンジン本体の燃焼室に吸入空気を導く吸気ラインと、前記燃焼室から排出される排気ガスの通路となる排気ラインと、前記排気ラインに介挿されたタービン及びタービンによって駆動される状態で前記吸気ラインに介挿されたコンプレッサを有する過給機と、過給機回転数を検出するターボセンサと、フィルタを有し、前記排気ラインに介挿された排気ガス浄化装置と、制御装置とを備えたエンジンであって、前記制御装置は、エンジン回転数及びエンジン負荷によって過給機基準回転数を特定する過給機回転数データを有しており、前記エンジン回転数センサ及び前記エンジン負荷センサの検出値を前記過給機回転数データに適用して得られる過給機基準回転数に対する前記ターボセンサによって検出される過給機実測回転数の減少度に応じて前記フィルタの再生制御を実行するエンジンを提供する。

好ましい一の態様においては、前記エンジンに、前記フィルタの差圧を検出する差圧センサが備えられる。前記制御装置は、エンジン回転数及びエンジン負荷によって前記フィルタの基準差圧を特定する差圧データを有しており、前記エンジン回転数センサ及び前記エンジン負荷センサの検出値を前記差圧データに適用して得られる基準差圧に対する前記差圧センサによって検出される実測差圧の増減を認識し、過給機実測回転数が過給機基準回転数に対して減少している場合に前記フィルタに粒子状物質が堆積していると判断し且つ実測差圧が基準差圧に対して増加している場合に前記フィルタに粒子状物質が堆積していると判断し、過給機回転数及び差圧の何れに基づいても前記フィルタに粒子状物質が堆積していると判断した場合には、過給機基準回転数に対する過給機実測回転数の減少度に応じて前記フィルタの再生制御を実行し、前記過給機回転数に基づく判断と前記差圧に基づく判断とが不一致の場合には、前記排気ガス浄化装置に関するフェイル制御を行う。

好ましい他の態様においては、前記エンジンに、前記フィルタの差圧を検出する差圧センサが備えられる。前記制御装置は、エンジン回転数及びエンジン負荷によって前記フィルタの基準差圧を特定する差圧データを有しており、前記エンジン回転数センサ及び前記エンジン負荷センサの検出値を前記差圧データに適用して得られる基準差圧に対する前記差圧センサによって検出される実測差圧の増減を認識し、実測差圧が基準差圧に対して増加しているにもかかわらず過給機実測回転数が過給機基準回転数に対して変化していない場合、若しくは、過給機実測回転数の過給機基準回転数に対する変化割合がしきい値を超えている場合には、前記ターボセンサのフェイルと判定して、実測差圧の基準差圧に対する増加度に応じて前記フィルタの再生制御を行う。

本発明に係るエンジンは、エンジン回転数及びエンジン負荷によって過給機基準回転数を特定する過給機回転数データと、前記エンジン回転数センサ及び前記エンジン負荷センサの検出値とに基づいて過給機基準回転数を得て、ターボセンサによって検出される過給機実測回転数の過給機基準回転数に対する減少度に応じてフィルタの再生制御を実行する。

このように、本発明に係るエンジンによれば、前記ターボセンサによって検出される過給機回転数の変化に応じて前記排気ガス浄化装置のフィルタに堆積したＰＭ堆積量が推定されるので、安価に且つ高精度にＰＭ堆積量を推定することができる。

本発明の実施の形態１に係るエンジンの概略構成図である。前記エンジンにおける制御装置の処理に関するフローチャートである。本発明の実施の形態２に係るエンジンにおける制御装置の処理に関するフローチャートである。本発明の実施の形態３に係るエンジンにおける制御装置の処理に関するフローチャートである。

［実施の形態１］
本発明に係るエンジンの好ましい実施の形態について説明する。
図１に、本実施の形態に係るエンジン１の概略構成を示す。

図１に示すように、前記エンジン１は、エンジン本体１０と、前記エンジン本体１０の燃焼室１８に吸入空気を導く吸気ライン２０と、前記燃焼室１８から排出される排気ガスの通路となる排気ライン３０と、前記排気ライン３０に介挿されたタービン４１及びタービン４１によって駆動される状態で前記吸気ライン２０に介挿されたコンプレッサ４２を有する過給機４０と、フィルタ５２を有し、前記排気ライン３０に介挿された排気ガス浄化装置５０と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ６１と、エンジン負荷を検出するエンジン負荷センサ６２と、過給機回転数を検出するターボセンサ６３と、制御装置７０とを備えている。
なお、図１に示すように、本実施の形態においては、前記排気ガス浄化装置５０は、前記フィルタ５２よりも排気ガス流れ方向上流側に酸化触媒５１を有している。

前記エンジン本体１０は、シリンダを形成するシリンダブロック１１及びシリンダヘッド（図示せず）と、前記シリンダヘッドに連結された吸気マニホールド１５及び排気マニホールド１６とを有している。前記シリンダブロック１１には、クランク軸５が回転自在に支持されている。

前記吸気ライン２０は、吸入空気流れ方向下流側の端部が前記エンジン本体１０の燃焼室１８と連通するように前記吸気マニホールド１５に流体接続されている。
本実施の形態において、前記吸気ライン２０には、前記過給機４０のコンプレッサ４２、及び前記吸気ライン２０の開度を調整するための吸気弁２５が介挿されている。前記吸気弁２５は、前記コンプレッサ４２よりも吸入空気流れ方向下流側に配置されている。

前記排気ライン３０は、排気ガス流れ方向上流側の端部が前記エンジン本体１０の燃焼室１８と連通するように前記排気マニホールド１６に流体接続されている。
本実施の形態において、前記排気ライン３０には、前記過給機４０のタービン４１及び前記排気ガス浄化装置５０が介挿されている。前記排気ガス浄化装置５０は、前記タービン４１よりも排気ガス流れ方向下流側に配置されている。

前記過給機４０は、前記エンジン本体１０からの排気エネルギーを利用して吸入空気を前記エンジン本体１０の燃焼室１８へ強制的に送り込むためのものである。
即ち、前記タービン４１は、前記エンジン本体１０の燃焼室１８から前記排気ライン３０を介して排出される排気ガスのエネルギーによって回転されるように構成されている。前記コンプレッサ４２は、前記タービン４１と共に回転するように当該タービン４１に回転軸４３を介して連結されている。

前記排気ガス浄化装置５０は、前記エンジン本体１０の燃焼室１８から前記排気ライン３０を介して排出される排気ガスを浄化するためのものである。
即ち、本実施の形態において、前記酸化触媒５１は、排気ガス中の窒素酸化物から高活性な二酸化窒素を生成し得るように構成されている。前記フィルタ５２は、排気ガスに混入しているＰＭを捕捉し得るように構成されている。

前記制御装置７０は、エンジン回転数及びエンジン負荷によって過給機基準回転数を特定する過給機回転数データ７１を有している。前記制御装置７０は、前記エンジン回転数センサ６１及び前記エンジン負荷センサ６２の検出値を前記過給機回転数データ７１に適用して得られる過給機基準回転数に対する前記ターボセンサ６３によって検出される過給機実測回転数の減少度に応じて前記フィルタ５２の再生制御を実行するように構成されている。

本実施の形態に係る前記エンジン１によれば、前記ターボセンサ６３によって検出される過給機回転数の変化に応じて前記フィルタ５２に堆積したＰＭ堆積量が推定されるので、安価に且つ高精度にＰＭ堆積量を推定することができる。

次に、本実施の形態に係る前記エンジン１について詳述する。

図１に示すように、前記エンジン回転数センサ６１は、前記クランク軸５の回転数を検出し、その検出値をエンジン回転数として前記制御装置７０に入力し得るように構成されている。前記エンジン回転数センサ６１は、前記クランク軸５又は該クランク軸５に固定されたギヤ等に設けられている。

前記エンジン負荷センサ６２は、本実施の形態においてはアクセル開度センサとされている。前記アクセル開度センサは、図１に示すように、エンジン回転数の目標回転数（即ち、当該目標回転数に応じた燃料噴射量）を設定するための人為操作可能なアクセル操作レバー等のアクセル操作部材８０に設けられており、前記アクセル操作部材８０の操作量を開度として検出し、その検出値から得られる燃料噴射量を負荷として前記制御装置７０に入力し得るように構成されている。

なお、前記エンジン負荷センサ６２は、本実施の形態においてはアクセル開度センサとされているが、これに限定されるものではない。例えば、前記エンジン負荷センサ６２は、エンジン負荷として前記吸気弁２５の開度又は前記エンジン本体１０の吸入空気量等を検出するセンサとされ得る。

前記ターボセンサ６３は、前記過給機４０の過給機回転数を検出し、その検出値を前記制御装置７０に入力し得るように構成されている。前記ターボセンサ６３は、前記過給機４０のコンプレッサ４２に設けられている。

前記制御装置７０は、演算部（ＣＰＵ）と、制御プログラムや制御データ等を記憶するＲＯＭ、設定値等を電源を切っても失われない状態で保存し且つ前記設定値等が書き換え可能とされたＥＥＰＲＯＭ、及び前記演算部による演算中に生成されるデータを一時的に保持するＲＡＭ等を含む記憶部とを有している。

本実施の形態において、前記エンジン１は、図１に示すように、前記エンジン本体１０に燃料を供給する燃料供給装置８３と、第１排気温度Ｔ１を検出する第１排気温度センサ９１と、第２排気温度Ｔ２を検出する第２排気温度センサ９２と、第３排気温度Ｔ３を検出する第３排気温度センサ９３とを備えている。

前記燃料供給装置８３は、本実施の形態においてはコモンレール方式とされている。前記燃料供給装置８３は、燃焼行程のための燃料を供給する正規の噴射と、燃焼行程後に燃料を噴射するポスト噴射とを実行し得るように構成されている。このポスト噴射によって、前記排気ライン３０のうち前記フィルタ５２よりも排気ガス流れ方向上流側に燃料が供給される。

前記第１排気温度センサ９１は、前記排気ライン３０のうち前記過給機４０のタービン４１よりも排気ガス流れ方向上流側を流れる排気ガスの温度を検出し、その検出値を第１排気温度Ｔ１として前記制御装置７０に入力し得るように構成されている。

前記第２排気温度センサ９２は、前記排気ガス浄化装置５０の酸化触媒５１の入口における排気ガスの温度を検出し、その検出値を第２排気温度Ｔ２として前記制御装置７０に入力し得るように構成されている。
ここで、前記酸化触媒５１の入口とは、前記排気ライン３０のうち前記タービン４１よりも排気ガス流れ方向下流側且つ前記酸化触媒５１よりも排気ガス流れ方向上流側の任意の位置を指す。

前記第３排気温度センサ９３は、前記酸化触媒５１の出口における排気ガスの温度を検出し、その検出値を第３排気温度Ｔ３として前記制御装置７０に入力し得るように構成されている。
ここで、前記酸化触媒５１の出口とは、前記排気ライン３０（前記排気ガス浄化装置５０）のうち前記酸化触媒５１とその排気ガス流れ方向下流側に配置された前記フィルタ５２との間の任意の位置を指す。

続いて、本実施の形態に係る前記エンジン１における前記制御装置７０の制御について説明する。
図２に、前記制御装置７０の処理に関するフローチャートを示す。

図２に示すように、まず、前記制御装置７０は、ステップ１１において前記エンジン回転数センサ６１からの検出値に基づいてエンジン回転数Ｎｅを検知し、ステップ１２へ移行する。

前記ステップ１２において、前記制御装置７０は、前記エンジン負荷センサ６２からの検出値に基づいてエンジン負荷Ｌを検知し、ステップ１３へ移行する。

前記ステップ１３において、前記制御装置７０は、前記エンジン回転数センサ６１及び前記エンジン負荷センサ６２からそれぞれ得られたエンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷Ｌを用いて前記過給機回転数データ７１に基づき過給機基準回転数Ｎｔ１を算出し、ステップ１４へ移行する。

前記ステップ１４において、前記制御装置７０は、前記ターボセンサ６３からの検出値に基づいて過給機実測回転数Ｎｔ２を検知し、ステップ１５へ移行する。

前記ステップ１５において、前記制御装置７０は、過給機基準回転数Ｎｔ１に対して過給機実測回転数Ｎｔ２が減少しているか否かを判断する。
本実施の形態に係る前記エンジン１において、前記排気ガス浄化装置５０のフィルタ５２の少なくとも一部に目詰まりが生じると、前記排気ライン３０を排気ガスが流通し難くなって、前記過給機４０のタービン４１の回転数（過給機実測回転数Ｎｔ２）が減少する。そこで、前記制御装置７０は、過給機基準回転数Ｎｔ１に対して過給機実測回転数Ｎｔ２が減少していれば前記フィルタ５２にＰＭが堆積していると認識し、過給機基準回転数Ｎｔ１に対する過給機実測回転数Ｎｔ２の減少度に応じて前記フィルタ５２に堆積したＰＭ堆積量を推定する。

なお、前記ステップ１５における判断は、所定の誤差を含み得る。即ち、前記制御装置７０は、前記ステップ１５において、過給機実測回転数Ｎｔ２が過給機基準回転数Ｎｔ１に対して所定の誤差の範囲内で減少している場合であればＹＥＳと判断せずにＮＯと判断し得る。

前記ステップ１５においてＹＥＳの場合には、前記制御装置７０は、直ちに又は他のステップを経てから、過給機基準回転数Ｎｔ１に対する過給機実測回転数Ｎｔ２の減少度に応じて（前記フィルタ５２へのＰＭの堆積量に応じて）前記排気ガス浄化装置５０のフィルタ５２の第１再生制御を実行し（ステップ１６）、ステップ１７へ移行する。
図２に示すフローチャートにおいては、前記制御装置７０は、ステップ２１〜２３を経てから前記ステップ１６へ移行する。これらのステップステップ２１〜２３は後述する。

前記ステップ１６の第１再生制御は、過給機基準回転数Ｎｔ１に対する過給機実測回転数Ｎｔ２の減少度が大きくなるに従ってより多くのＰＭを除去するように実行され得る。なお、この第１再生制御は後述する。

前記ステップ１５においてＮＯの場合には、前記制御装置７０は、直ちに又は他のステップを経てから前記ステップ１７へ移行する。
図２に示すフローチャートにおいては、前記制御装置７０は、ステップ３１〜３３を経てから前記ステップ１７へ移行する。これらのステップ３１〜３３は後述する。

前記ステップ１７において、前記制御装置７０は、前記エンジン本体１０が停止されたか否かを判断し、ＮＯの場合には前記ステップ１１へ戻り、ＹＥＳの場合には本制御を終了する。

ここで、前記フィルタ５２の再生について説明する。

本実施の形態において、前記エンジン１は、前記フィルタ５２の再生として、自己再生、補助再生、リセット再生及び緊急再生を実行し得るように構成されている。

自己再生は、主として、二酸化窒素を利用して前記フィルタ５２を再生するものである。前記制御装置７０は、自己再生に関しては特別な制御を実行しない。即ち、自己再生は自動的に実行される。具体的には、第２排気温度Ｔ２が前記酸化触媒５１の活性化温度（例えば約３００度）を超えた場合には、前記酸化触媒５１により排気ガス中の窒素酸化物から高活性な二酸化窒素が生成され、この二酸化窒素により前記フィルタ５２に堆積したＰＭが酸化される。つまり、二酸化窒素の作用により、前記フィルタ５２が再生される。

補助再生は、主として、二酸化窒素を利用して前記フィルタ５２を再生するものである。前記制御装置７０は、補助再生に関しては第２排気温度Ｔ２を高めるように制御を実行する。具体的には、前記制御装置７０は、前記アクセル操作部材８０により設定された目標回転数を変更せずに吸入空気量が低減するように前記吸気弁２５を制御する。これにより、燃焼に寄与しない吸入空気量が減少し、第１排気温度Ｔ１が上昇して第２排気温度Ｔ２が前記酸化触媒５１の活性化温度を超えるまで高められる。したがって、自己再生と同様に、二酸化窒素の作用により、前記フィルタ５２が再生される。

リセット再生は、二酸化窒素及び高温の排気ガスを利用して前記フィルタ５２を再生するものである。前記制御装置７０は、リセット再生に関しては第２排気温度Ｔ２及び第３排気温度Ｔ３を高めるように再生制御を実行する。具体的には、前記制御装置７０は、前記アクセル操作部材８０により設定された目標回転数を変更せずに吸入空気量が低減するように前記吸気弁２５を制御し、且つ前記燃料供給装置８３にポスト噴射を実行させる。これにより、吸入空気量が減少することに加えてポスト噴射により前記排気ライン３０に供給された燃料が燃焼するため、第１排気温度Ｔ１が上昇して第２排気温度Ｔ２が高められる。

その結果、第２排気温度Ｔ２が前記酸化触媒の活性化温度を超えた場合には、前記酸化触媒５１により二酸化窒素が生成され、この二酸化窒素により前記フィルタ５２に堆積したＰＭが酸化される。さらに、第３排気温度Ｔ３が前記酸化触媒５１の活性化温度よりも高温であるＰＭの燃焼温度（例えば約５５０度）を超えると、その高温のため前記フィルタ５２に堆積したＰＭが燃焼する。つまり、二酸化窒素の作用及び高温の排気ガスにより、前記フィルタ５２が再生される。

緊急再生は、二酸化窒素及び高温の排気ガスを利用して前記フィルタ５２を再生するものである。前記制御装置７０は、人為操作可能な緊急再生指令部材８５（図１参照）の操作により緊急再生を実行するための指令を受けると、排気温度をその操作時点での温度よりも更に高めるように制御を実行する。具体的には、前記制御装置７０は、第２排気温度Ｔ２が確実に活性化温度を超えるように前記アクセル操作部材８０で設定された目標回転数を所定の高回転数に変更し、吸入空気量が低減するように前記吸気弁２５を制御し、且つ前記燃料供給装置８３にポスト噴射を実行させる。これにより、第２排気温度Ｔ２が高められ、前記フィルタ５２が再生される。
ここで、前記所定の高回転数は、第２排気温度Ｔ２が確実に活性化温度を超える温度となるエンジン回転数として予め設定される。

なお、本実施の形態においては、前記緊急再生指令部材８５は、指令「有」状態と、指令「無」状態を選択的に変更し得る押しボタンとされている。

そして、本実施の形態に係る前記エンジン１においては、前記制御装置７０は、推定した前記フィルタ５２へのＰＭの堆積量に応じて補助再生又はリセット再生が実行されるように第１再生制御（及び後述の第２再生制御）を行うように構成されている。

ここで、前記ステップ２１〜２３について説明する。
本実施の形態に係る前記エンジン１は、図１に示すように、さらに、前記排気ガス浄化装置５０のフィルタ５２の差圧を検出する差圧センサ６６を備えている。そして、前記制御装置７０は、エンジン回転数及びエンジン負荷によって前記フィルタ５２の基準差圧を特定する差圧データ７６を有しており、前記エンジン回転数センサ６１及び前記エンジン負荷センサ６２の検出値を前記差圧データ７６に適用して得られる基準差圧に対する前記差圧センサ６６によって検出される実測差圧の増減を認識し、過給機実測回転数が過給機基準回転数に対して減少している場合に前記フィルタ５２にＰＭが堆積していると判断し且つ実測差圧が基準差圧に対して増加している場合に前記フィルタ５２にＰＭが堆積していると判断し、過給機回転数及び差圧の何れに基づいても前記フィルタ５２にＰＭが堆積していると判断した場合には、過給機基準回転数に対する過給機実測回転数の減少度に応じて前記フィルタ５２の再生制御を実行し、前記過給機回転数に基づく判断と前記差圧に基づく判断とが不一致の場合には、前記排気ガス浄化装置５０に関するフェイル制御を行うように構成されている。

詳しくは、前記差圧センサ６６は、前記フィルタ５２の入口及び出口における排気ガスの圧力を検出し、その検出値から得られる前記フィルタ５２の入口と出口との間の差圧を前記制御装置７０に入力し得るように構成されている。

そして、前記制御装置７０は、図２に示すように、前記ステップ１５においてＹＥＳの場合には次の処理を実行し得る。

即ち、前記ステップ１５においてＹＥＳの場合には、前記制御装置７０は、ステップ２１において前記エンジン回転数センサ６１及び前記エンジン負荷センサ６２からそれぞれ得られたエンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷Ｌを用いて前記差圧データ７６に基づき基準差圧ΔＰ１を算出し、ステップ２２へ移行する。

前記ステップ２２において、前記制御装置７０は、前記差圧センサ６６からの検出値に基づいて実測差圧ΔＰ２を検知し、ステップ２３へ移行する。

前記ステップ２３において、前記制御装置７０は、基準差圧ΔＰ１に対して実測差圧ΔＰ２が増加しているか否かを判断する。
本実施の形態に係る前記エンジン１において、前記排気ガス浄化装置５０のフィルタ５２の少なくとも一部に目詰まりが生じると、前記排気ガス浄化装置５０内を排気ガスが流通し難くなって、基準差圧ΔＰ１に対して実測差圧ΔＰ２が増加する。そこで、前記制御装置７０は、基準差圧ΔＰ１に対して実測差圧ΔＰ２が増加していれば、前記フィルタ５２にＰＭが堆積していると認識する。

なお、前記ステップ２３における判断は、所定の誤差を含み得る。即ち、前記制御装置７０は、前記ステップ２３において、実測差圧ΔＰ２が基準差圧ΔＰ１に対して所定の誤差の範囲内で減少している場合であればＹＥＳと判断せずにＮＯと判断し得る。

その後、前記制御装置７０は、前記ステップ２３においてＹＥＳの場合には前記ステップ１６へ移行し、前記ステップ２３においてＮＯの場合には前記排気ガス浄化装置５０に関するフェイルの発生を認識して、前記排気ガス浄化装置５０に関するフェイル制御を実行し（ステップ２４）、前記ステップ１７へ移行する。
ここで、前記制御装置７０は、前記ステップ１５において過給機回転数に基づき前記フィルタ５２にＰＭが堆積していると判断しているにもかかわらず、前記ステップ２３においてＮＯの場合には差圧に基づき前記フィルタ５２にＰＭが堆積していないと判断していることになる。即ち、ＰＭの堆積に関する前記過給機回転数に基づく判断と前記差圧に基づく判断とが不一致となる。したがって、前記制御装置７０は、前記排気ガス浄化装置５０に関するフェイルの発生を認識する。

なお、前記排気ガス浄化装置５０に関するフェイルとは、前記排気ガス浄化装置５０自体の故障及び本制御に係る各種センサ（例えば前記差圧センサ６６）の故障を含む。
また、前記排気ガス浄化装置５０に関するフェイル制御は、本実施の形態においては、表示又は音等によって前記排気ガス浄化装置５０に関するフェイルの発生を告知する告知装置（ランプ又はスピーカ等）８７を作動させるための制御である。ただし、前記フェイル制御は、前記告知装置８７を作動させる制御に加えて、又は、代えて、前記エンジン本体１０を安全に停止させる制御を含み得る。例えば、前記フェイル制御を実行する際に、前記フィルタ５２の再生制御が実行されている場合には、再生制御の終了を待って、前記エンジン本体１０を停止させることができる。

ここで、前記ステップ３１〜３３について説明する。
本実施の形態においては、前記制御装置７０は、図２に示すように、前記ステップ１５においてＮＯの場合には次の処理を実行し得る。

即ち、前記ステップ１５においてＮＯの場合には、前記制御装置７０は、ステップ３１において前記エンジン回転数センサ６１及び前記エンジン負荷センサ６２からそれぞれ得られたエンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷Ｌを用いて前記差圧データ７６に基づき基準差圧ΔＰ１を算出し、ステップ３２へ移行する。

前記ステップ３２において、前記制御装置７０は、前記差圧センサ６６からの検出値に基づいて実測差圧ΔＰ２を検知し、ステップ３３へ移行する。

前記ステップ３３において、前記制御装置７０は、基準差圧ΔＰ１に対して実測差圧ΔＰ２が増加しているか否かを判断する。

なお、前記ステップ３３における判断は、所定の誤差を含み得る。即ち、前記制御装置７０は、前記ステップ３３において、実測差圧ΔＰ２が基準差圧ΔＰ１に対して所定の誤差の範囲内で減少している場合であればＹＥＳと判断せずにＮＯと判断し得る。

前記ステップ３３においてＹＥＳの場合には、前記制御装置７０は、前記排気ガス浄化装置５０に関するフェイル制御を実行し（ステップ２４）、前記ステップ１７へ移行する。
これに対し、前記ステップ２３においてＮＯの場合には、前記制御装置７０は、前記ステップ１７へ移行する。

このように本実施の形態に係る前記エンジン１は、前記制御装置７０が、過給機実測回転数Ｎｔ２が過給機基準回転数Ｎｔ１に対して減少している場合に前記フィルタ５２にＰＭが堆積していると判断し且つ実測差圧ΔＰ２が基準差圧ΔＰ１に対して増加している場合に前記フィルタにＰＭが堆積していると判断し、過給機回転数及び差圧の何れに基づいても前記フィルタ５２にＰＭが堆積していると判断した場合には、過給機基準回転数Ｎｔ１に対する過給機実測回転数Ｎｔ２の減少度に応じて前記フィルタ５２の再生制御を実行し、前記過給機回転数に基づく判断と前記差圧に基づく判断とが不一致の場合には、前記排気ガス浄化装置５０に関するフェイル制御を行うように構成されている。
したがって、本実施の形態に係る前記エンジン１によれば、安価に且つ高精度に前記フィルタ５２に堆積したＰＭ堆積量を推定することができることに加えて、前記排気ガス浄化装置５０のフェイルを使用者に迅速に認識させることができる。

［実施の形態２］
以下、本発明の他の実施の形態に係るエンジン１について添付図面を参照しつつ説明する。

本実施の形態に係る前記エンジン１は、制御装置７０がターボセンサ６３のフェイルを判定する点、及び、前記ターボセンサ６３のフェイル時にはフィルタ５２の差圧に基づき再生制御を実行する点において、実施の形態１に係る前記エンジン１と相違している。

即ち、前記制御装置７０は、エンジン回転数センサ６１及びエンジン負荷センサ６２の検出値を差圧データ７６に適用して得られる基準差圧に対する差圧センサ６６によって検出される実測差圧の増減を認識し、実測差圧が基準差圧に対して増加しているにもかかわらず過給機実測回転数が過給機基準回転数に対して変化していない場合には、前記ターボセンサ６３のフェイルと判定して、実測差圧の基準差圧に対する増加度に応じて前記フィルタ５２の再生制御を行うように構成されている。

図３に、前記制御装置７０の処理に関するフローチャートを示す。
詳しくは、前記制御装置７０は、前記ステップ１５においてＮＯの場合には次の処理を実行し得る。
なお、図中、図２におけるステップと同一ステップには同一符号を付している。

即ち、図３に示すように、前記ステップ１５においてＮＯの場合（即ち、過給機実測回転数Ｎｔ２が過給機基準回転数Ｎｔ１に対して低下していない場合）には、前記制御装置７０は、ステップ４１において前記エンジン回転数センサ６１及び前記エンジン負荷センサ６２からそれぞれ得られたエンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷Ｌを用いて前記差圧データ７６に基づき基準差圧ΔＰ１を算出し、ステップ４２へ移行する。

前記ステップ４２において、前記制御装置７０は、前記差圧センサ６６からの検出値に基づいて実測差圧ΔＰ２を検知し、ステップ４３へ移行する。

前記ステップ４３において、前記制御装置７０は、基準差圧ΔＰ１に対して実測差圧ΔＰ２が増加しているか否かを判断する。

なお、前記制御装置７０は、前記ステップ４３において、実測差圧ΔＰ２が基準差圧ΔＰ１に対し増加している場合に代えて、許容誤差を超えて基準差圧ΔＰ１に対し増加している場合に、ＹＥＳと判断し得る。

前記ステップ４３においてＮＯの場合には、前記制御装置７０は、ステップ４７へ移行する。
詳しくは、前記制御装置７０は、前記ステップ１５において過給機回転数に基づき前記フィルタ５２にＰＭが堆積していないと判断し、且つ、前記ステップ４３において差圧に基づいて前記フィルタ５２にＰＭが堆積していないと判断していることになる。即ち、ＰＭの堆積に関する前記過給機回転数に基づく判断と前記差圧に基づく判断とが一致する。したがって、前記制御装置７０は、ＰＭが堆積していないと判断する。

これに対し、前記ステップ４３においてＹＥＳの場合には、前記制御装置７０は、ステップ４５を経て、ステップ４６へ移行する。
詳しくは、前記制御装置７０は、前記ステップ１５において過給機回転数に基づき前記フィルタ５２にＰＭが堆積していないと判断しているにもかかわらず、前記ステップ４３において差圧に基づいて前記フィルタ５２にＰＭが堆積していると判断していることになる。即ち、ＰＭの堆積に関する前記過給機回転数に基づく判断と前記差圧に基づく判断とが不一致となる。したがって、前記制御装置７０は、前記ターボセンサ６３がフェイルしていると判断する。

前記ステップ４５において、前記制御装置７０は、前記ターボセンサ６３のフェイルと判定し、前記ステップ４６へ移行する。
なお、前記制御装置７０は、一度前記ターボセンサ６３のフェイルを判定していれば、後述のようにして差圧に基づく第２再生制御を実行することを繰り返す場合には再度前記ターボセンサ６３のフェイルと判定する必要がないため、前記ステップ４４と前記ステップ４６との間に前記ステップ４５を有している。

好ましくは、前記ステップ５２においてターボセンサ６３のフェイルを判定した後、前記制御装置７０は、前記ターボセンサ６３のフェイルを使用者に認識させるために、前記ターボセンサ６３に関するフェイル制御を実行し得る。
ここで、前記ターボセンサ６３に関するフェイル制御とは、告知装置８７を作動させるための制御を含む。

前記ステップ４６においては、前記制御装置７０は差圧に基づく第２再生制御を実行する。即ち、実測差圧ΔＰ２の基準差圧ΔＰ１に対する増加度に応じて（即ち、前記フィルタ５２へのＰＭの堆積量に応じて）前記フィルタ５２の第２再生制御を実行し、前記ステップ４７へ移行する。
ここで、前記制御装置７０は、実測差圧ΔＰ２の基準差圧ΔＰ１に対する増加度に応じて前記フィルタ５２に堆積したＰＭ堆積量を推定し、例えば、基準差圧ΔＰ１に対する実測差圧ΔＰ２の変化割合が大きくなるに従ってより多くのＰＭを除去するように前記フィルタ５２の第２再生制御を実行し得る。

前記ステップ４７において、前記制御装置７０は、前記エンジン本体１０が停止されたか否かを判断し、ＮＯの場合にはステップ４８へ移行し、ＹＥＳの場合には本制御を終了する。

前記ステップ４８において、前記制御装置７０は、前記エンジン回転数センサ６１からの検出値に基づいてエンジン回転数Ｎｅを検知し、ステップ４９へ移行する。

前記ステップ４９において、前記制御装置７０は、前記エンジン負荷センサ６２からの検出値に基づいてエンジン負荷Ｌを検知し、前記ステップ４１へ戻る。

このように本実施の形態に係る前記エンジン１は、過給機実測回転数Ｎｔ２が過給機基準回転数Ｎｔ１に対して減少している場合には、第１再生制御を行い、実測差圧ΔＰ２が基準差圧ΔＰ１に対して増加しているにもかかわらず過給機実測回転数Ｎｔ２が過給機基準回転数Ｎｔ１に対して変化していない場合には、前記ターボセンサ６３のフェイルと判定して、実測差圧ΔＰ２の基準差圧ΔＰ１に対する増加度に応じて前記フィルタ５２の第２再生制御を行うように構成されている。
したがって、本実施の形態に係る前記エンジン１によれば、前記ターボセンサ６３がフェイルした場合であっても、精度の低下を抑制しつつＰＭ堆積量を推定することができる。

［実施の形態３］
以下、本発明の他の実施の形態に係るエンジン１について添付図面を参照しつつ説明する。

本実施の形態に係る前記エンジン１は、制御装置７０がターボセンサ６３のフェイルを判定する点、及び、前記ターボセンサ６３のフェイル時にフィルタ５２の差圧に基づき再生制御を実行し得る点において、実施の形態１に係る前記エンジン１と相違し、前記制御装置７０がターボセンサ６３のフェイルを判定するための方法が実施の形態２に係る前記エンジン１と相違している。

即ち、前記制御装置７０は、エンジン回転数センサ６１及びエンジン負荷センサ６２の検出値を差圧データ７６に適用して得られる基準差圧に対する差圧センサ６６によって検出される実測差圧の増減を認識し、過給機実測回転数の過給機基準回転数に対する変化割合がしきい値を超えている場合には、前記ターボセンサ６３のフェイルと判定して、実測差圧の基準差圧に対する増加度に応じて前記フィルタ５２の再生制御を行うように構成されている。

図４に、前記制御装置７０の処理に関するフローチャートを示す。
詳しくは、前記制御装置７０は、前記ステップ１４に続いて次の処理を実行し得る。
なお、図中、図２におけるステップと同一ステップには同一符号を付している。

即ち、図４に示すように、前記制御装置７０は、前記ステップ１４と前記ステップ１５との間にステップ５１を有している。前記制御装置７０は、前記ステップ５１において過給機基準回転数Ｎｔ１に対する過給機実測回転数Ｎｔ２の変化割合が所定のしきい値Ｖ以下であるか否かを判断する。

前記ステップ５１においてＹＥＳの場合には、前記制御装置７０は、前記ステップ１５へ移行する。
これに対し、前記ステップ５１においてＮＯの場合（即ち、過給機実測回転数Ｎｔ２の過給機基準回転数Ｎｔ１に対する変化割合が前記所定のしきい値Ｖを超えている場合）には、前記制御装置７０は、前記ターボセンサ６３のフェイルと判定し（ステップ５２）、ステップ５３へ移行する。

前記ステップ５３において、前記制御装置７０は、前記エンジン回転数センサ６１及び前記エンジン負荷センサ６２からそれぞれ得られたエンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷Ｌを用いて前記差圧データ７６に基づき基準差圧ΔＰ１を算出し、ステップ５４へ移行する。

前記ステップ５４において、前記制御装置７０は、前記差圧センサ６６からの検出値に基づいて実測差圧ΔＰ２を検知し、ステップ５５へ移行する。

前記ステップ５５において、前記制御装置７０は、基準差圧ΔＰ１に対して実測差圧ΔＰ２が増加しているか否かを判断する。

なお、前記ステップ５５における判断は、所定の誤差を含み得る。即ち、前記制御装置７０は、前記ステップ５５において、実測差圧ΔＰ２が基準差圧ΔＰ１に対して所定の誤差の範囲内で減少している場合であればＹＥＳと判断せずにＮＯと判断し得る。

前記ステップ５５においてＹＥＳの場合には、前記制御装置７０は、実測差圧ΔＰ２の基準差圧ΔＰ１に対する増加度に応じて前記フィルタ５２の第２再生制御を実行し、ステップ５７へ移行する。
ここで、前記制御装置７０は、実測差圧ΔＰ２の基準差圧ΔＰ１に対する増加度に応じて前記フィルタ５２に堆積したＰＭ堆積量を推定し、例えば、基準差圧ΔＰ１に対する実測差圧ΔＰ２の変化割合が大きくなるに従ってより多くのＰＭを除去するように前記フィルタ５２の第２再生制御を実行し得る。

前記ステップ５５においてＮＯの場合には、前記制御装置７０は、前記ステップ５７へ移行する。

前記ステップ５７において、前記制御装置７０は、前記エンジン本体１０が停止されたか否かを判断し、ＮＯの場合にはステップ５８へ移行し、ＹＥＳの場合には本制御を終了する。

前記ステップ５８において、前記制御装置７０は、前記エンジン回転数センサ６１からの検出値に基づいてエンジン回転数Ｎｅを検知し、ステップ５９へ移行する。

前記ステップ５９において、前記制御装置７０は、前記エンジン負荷センサ６２からの検出値に基づいてエンジン負荷Ｌを検知し、前記ステップ５３へ戻る。

このように本実施の形態に係る前記エンジン１は、過給機実測回転数Ｎｔ２の過給機基準回転数Ｎｔ１に対する変化割合が前記所定のしきい値Ｖを超えている場合には、前記ターボセンサ６３のフェイルと判定して、実測差圧ΔＰ２の基準差圧ΔＰ１に対する増加度に応じて前記フィルタ５２の第２再生制御を行うように構成されている。
したがって、本実施の形態に係る前記エンジン１によれば、前記ターボセンサ６３がフェイルした場合であっても、精度の低下を抑制しつつＰＭ堆積量を推定することができる。

１エンジン
１０エンジン本体
２０吸気ライン
３０排気ライン
４０過給機
４１タービン
４２コンプレッサ
５０排気ガス浄化装置
５１酸化触媒
５２フィルタ
６１エンジン回転数センサ
６２エンジン負荷センサ
６３ターボセンサ
６６差圧データ
７０制御装置
７１過給機回転数データ
７６差圧データ

Claims

エンジン本体と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサと、エンジン負荷を検出するエンジン負荷センサと、前記エンジン本体の燃焼室に吸入空気を導く吸気ラインと、前記燃焼室から排出される排気ガスの通路となる排気ラインと、前記排気ラインに介挿されたタービン及びタービンによって駆動される状態で前記吸気ラインに介挿されたコンプレッサを有する過給機と、過給機回転数を検出するターボセンサと、フィルタを有し、前記排気ラインに介挿された排気ガス浄化装置と、制御装置とを備えたエンジンであって、
前記制御装置は、エンジン回転数及びエンジン負荷によって過給機基準回転数を特定する過給機回転数データを有しており、前記エンジン回転数センサ及び前記エンジン負荷センサの検出値を前記過給機回転数データに適用して得られる過給機基準回転数に対する前記ターボセンサによって検出される過給機実測回転数の減少度に応じて前記フィルタの再生制御を実行することを特徴とするエンジン。
前記フィルタの差圧を検出する差圧センサを備え、
前記制御装置は、エンジン回転数及びエンジン負荷によって前記フィルタの基準差圧を特定する差圧データを有しており、前記エンジン回転数センサ及び前記エンジン負荷センサの検出値を前記差圧データに適用して得られる基準差圧に対する前記差圧センサによって検出される実測差圧の増減を認識し、過給機実測回転数が過給機基準回転数に対して減少している場合に前記フィルタに粒子状物質が堆積していると判断し且つ実測差圧が基準差圧に対して増加している場合に前記フィルタに粒子状物質が堆積していると判断し、過給機回転数及び差圧の何れに基づいても前記フィルタに粒子状物質が堆積していると判断した場合には、過給機基準回転数に対する過給機実測回転数の減少度に応じて前記フィルタの再生制御を実行し、前記過給機回転数に基づく判断と前記差圧に基づく判断とが不一致の場合には、前記排気ガス浄化装置に関するフェイル制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
前記フィルタの差圧を検出する差圧センサを備え、
前記制御装置は、エンジン回転数及びエンジン負荷によって前記フィルタの基準差圧を特定する差圧データを有しており、前記エンジン回転数センサ及び前記エンジン負荷センサの検出値を前記差圧データに適用して得られる基準差圧に対する前記差圧センサによって検出される実測差圧の増減を認識し、実測差圧が基準差圧に対して増加しているにもかかわらず過給機実測回転数が過給機基準回転数に対して変化していない場合、若しくは、過給機実測回転数の過給機基準回転数に対する変化割合がしきい値を超えている場合には、前記ターボセンサのフェイルと判定して、実測差圧の基準差圧に対する増加度に応じて前記フィルタの再生制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。