JP4797837B2

JP4797837B2 - ディーゼルエンジンの制御装置

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Publication number: JP4797837B2
Application number: JP2006183433A
Authority: JP
Inventors: 博幸西村
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2006-07-03
Filing date: 2006-07-03
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2026-07-03
Also published as: JP2008014157A

Description

本発明は、排気通路に排気ガス中の微粒子（パティキュレート）を捕集するフィルタが設けられる一方、適宜排気ガスに燃料を供給し、酸化触媒により促進される該燃料の酸化反応によって高温化した排気ガスでもって、フィルタに捕集された微粒子を燃焼させて除去するようにしたディーゼルエンジンの制御装置に関するものである。

一般に、ディーゼルエンジンの排気系には、排気ガス中に含まれるカーボン、煤、炭化水素等の微粒子（パティキュレート）を捕集するフィルタ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）が設けられている。そして、フィルタの微粒子捕集量が所定の程度に達したときには、例えば排気ガスを高温化するなどして微粒子を燃焼させ、フィルタを再生するようにしている。

具体的には、例えば、フィルタ前後の差圧が設定値以上となったときに、排気行程の後段に燃料噴射弁から燃焼室内に燃料を噴射して排気ガス中に適量の燃料を供給し、排気ガスの流れ方向にみてフィルタの上流側に配設された酸化触媒によりこの燃料を燃焼させて排気ガスを高温化し、高温の排気ガスでもってフィルタに捕集された微粒子を燃焼させてフィルタを再生するようにしたディーゼルエンジンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−４２３２６号公報（段落［００１５］、図１）

ところで、一般にディーゼルエンジンにおいて、燃料切れが生じて燃料の供給経路にエア（空気）が入り込んだ場合、エア抜きを行わなければ、たとえ燃料タンクに燃料を補給してもエンジンを始動させることはできない。なお、燃料供給システムにプライミングポンプ等のエア抜き機構を設ければ自動的にエア抜きを行うことが可能であるが、このようにすると、エンジンの構造が複雑化してその製造コストが上昇するとともに、燃料供給システム等のレイアウトの自由度が小さくなるといった問題が生じる。

このため、ディーゼルエンジンでは（ガソリンエンジンでも同様）、燃料タンク内の燃料の残量が所定の設置値以下となったときに警告灯を点灯するなどして運転者に給油を促すようにしている。しかしながら、ディーゼルエンジンにおいては、上記のエア抜きが煩雑なことから、余裕をもたせて警告灯を早期に点灯させるようにしているので、運転者は警告灯が点灯してもすみやかに給油を行わないことが多い。

そこで、燃料タンク内の燃料の残量がさらに少なくなったときには、燃料噴射弁の燃料噴射を不規則化させるなどして、エンジンの運転状態（例えば、エンジンの振動状態）を正常な状態とは異ならせ、運転者に燃料の残量が少なくなったことを常時体感させて給油を促すといった対応が考えられる。しかしながら、このようにすると、燃料噴射を不規則化させているときにフィルタの再生が行われることがありうる。この場合、排気ガスの温度制御が乱れ、例えば排気ガスが異常に高温となってフィルタに損傷が生じたり、逆に排気ガスの温度が十分に上昇せず微粒子の燃焼が不十分であったりして、正常なフィルタの再生が行われないことがあるといった問題が生じる。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、燃料タンク内の燃料の残量が少なくなったときに燃料噴射弁の燃料噴射を不規則化させるなどして、エンジンの運転状態を正常な状態とは異ならせるようにしたディーゼルエンジンに対して、排気ガスの温度制御の乱れ等に起因して不完全なフィルタの再生が起こるのを防止することを可能にする手段を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明に係るディーゼルエンジンないしはその制御装置は、（ａ）エンジンから排出される排気ガス中の微粒子（パティキュレート）を捕集するフィルタと、（ｂ）排気ガス中における燃料の酸化反応を促進して該排気ガスを高温にすることによりフィルタを加熱する酸化触媒と、（ｃ）燃料噴射手段にフィルタ再生用の燃料を噴射させ、該燃料を酸化触媒に供給することによりフィルタの再生を行う再生制御手段とを備えている。

このディーゼルエンジンの制御装置は、さらに、（ｄ）燃料タンク内の燃料の残量を検出する残量検出手段と、（ｅ）燃料噴射手段の燃料噴射量を不規則化させる燃焼制御手段とを備えている。ここで、再生制御手段は、残量検出手段によって検出された燃料の残量が第１の設定値以下に低下したときにフィルタの再生を開始し、燃焼制御手段は、燃料の残量が上記第１の設定値よりも小さい第２の設定値以下に低下したときに燃料噴射手段の燃料噴射量を不規則化させ、燃焼制御手段によって燃料噴射量の不規則化が実行されているときには、再生制御手段がフィルタの再生を中断又は禁止するようになっている。

本発明に係るディーゼルエンジンの制御装置においては、フィルタの微粒子捕集量に関連するパラメータを検出するパラメータ検出手段が設けられ、再生制御手段は、上記パラメータに基づいてフィルタの微粒子捕集量が所定量以上であると判定したときに、上記フィルタの再生を行うようになっているのが好ましい。
また、本発明に係るディーゼルエンジンの制御装置に、燃料タンク内の燃料の残量が第１の設定値以下に低下したときに警告灯を点灯させる警告手段が設けられている場合、再生制御手段が、警告灯が点灯されたときには、フィルタの微粒子捕集量が上記所定量以下であっても（すなわち、微粒子捕集量にかかわりなく）フィルタの再生を開始するようになっているのが好ましい。この場合、燃焼制御手段は、燃料の残量が第２の設定値よりも小さい第３の設定値以下になったときに、（上記燃料噴射手段又は他の燃料噴射手段による）エンジン動力生成用の燃料の噴射（すべての燃料噴射）を停止させるようになっているのが、より好ましい。

本発明に係るディーゼルエンジンの制御装置によれば、燃料タンク内の燃料の残量が第２の設定値以下に低下したときには燃料噴射手段の燃料噴射量が不規則化されるが、このように燃料噴射量が不規則化されているときにはフィルタの再生が中断又は禁止される。このため、排気ガスの温度制御の乱れないしは排気ガス温度の不安定化等に起因して、不完全ないしは異常なフィルタの再生が起こって、例えば排気ガスが異常に高温となってフィルタに損傷が生じたり、逆に排気ガスの温度が十分に上昇せず微粒子の燃焼が不十分となったりするのを有効に防止することができる。

本発明に係るディーゼルエンジンの制御装置においては、燃料の残量が第１の設定値以下となったときに微粒子捕集量にかかわりなくフィルタの再生を開始するとともに、燃料の残量が第２の設定値以下に低下したときに燃料噴射量を不規則化させるようになっているので、燃料噴射量の不規則化が行われる前に、前もってフィルタが再生され、燃料の残量が少ないときにフィルタの微粒子捕集量が上記所定量を超えてしまうのを防止ないしは抑制することができる。つまり、エンジン運転中のフィルタの再生が極力可能となる。

ここで、燃料の残量が第３の設定値以下になったときに、燃料噴射手段の燃料噴射を停止（エンスト）させるようになっている場合は、燃料タンク内の燃料が皆無となる前にエンジンが停止されるので、燃料供給システムにエアが入り込んでエンジンの始動が不可能（エア抜きをしない限り）となるのを確実に防止することができる。なお、このようにエンジンないしは車両が停止したときには、例えば最寄りの給油所まで走行するのに必要な燃料を通りかかった車両からもらい受けるなどして、容易に車両の走行を続行することができる。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の参考例及び実施の形態（本発明を実施するための最良の形態）を具体的に説明する。

（参考例）
図１に示すように、本発明の参考例に係るエンジンシステムＥは、直噴式のディーゼルエンジン１（以下、略して「エンジン１という。」）を備えている。このエンジン１は、その外殻をなすシリンダヘッド２及びシリンダブロック３を備えている。なお、図１では１つの気筒（シリンダ）のみ図示しているだけであるが、エンジン１は複数の気筒を備えた多気筒エンジン（例えば、直列４気筒エンジン）である。そして、エンジン１の各気筒においては、吸気弁４が開かれる吸気行程で、吸気ポート５から燃焼室６内に燃料燃焼用のエア（吸気）が吸入される。

燃焼室６内のエアは、シリンダ７（気筒）内に嵌挿されたピストン８により圧縮されて高温・高圧状態となる。そして、圧縮行程上死点付近で、燃料噴射弁９から燃焼室６内の高温・高圧のエア中に燃料（例えば、軽油）が噴射され（主噴射）、この燃料は自己着火して燃焼する。燃料の燃焼によって生じた燃焼ガスすなわち排気ガスは、排気弁１０が開かれる排気行程で排気ポート１１に排出される。これらの行程が繰り返されてピストン８がシリンダ７内で往復運動し、このピストン８の往復運動は、コネクチングロッド１２等により、クランク軸１３の回転運動に変換される。

エンジン１の燃焼室６に燃料燃焼用のエア（吸気）を供給するために、エアの流れ方向にみて上流端が大気に開放される一方下流端が吸気ポート５と連通する吸気通路１４が設けられている。この吸気通路１４には、エアの流れ方向にみて上流側から順に、エア中のダスト等を除去するエアクリーナ１５と、エアの流量（吸入空気量）を検出するエアフローセンサ１６と、エンジン１に対して過給を行うターボチャージャ１７（排気ターボ過給機）のコンプレッサ１７ａと、過給により温度が上昇したエアを冷却するインタクーラ１８と、エアの流量を制御する吸気絞り弁１９と、エアの温度（吸気温度）を検出する吸気温センサ２０と、エアの圧力（吸気圧力）を検出する吸気圧センサ２１と、エアの流れを安定させるサージタンク２２とが設けられている。吸気通路１４は、サージタンク２２より下流側では、互いに独立している気筒毎の独立吸気通路１４ａに分けられ、この独立吸気通路１４ａの下流端が吸気ポート５に接続されている。なお、ターボチャージャ１７は、過給効率が可変とされた可変ターボである。

エンジン１の燃焼ガスすなわち排気ガスを排出するために、排気ガスの流れ方向にみて上流端が排気ポート１１と連通する一方下流端が大気に開放された排気通路２３が設けられている。この排気通路２３には、排気ガスの流れ方向にみて上流側から順に、ターボチャージャ１７のタービン１７ｂと、排気ガスの温度を検出する第１排気温センサ２４と、排気ガスを浄化する触媒コンバータ２５と、排気ガスの温度を検出する第２排気温センサ２６と、排気ガスの圧力を検出する第１排気圧センサ２７と、排気ガスに含まれるカーボン、煤、炭化水素等の微粒子（以下「パティキュレート」という。）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ２８（以下、略して「フィルタ２８」という。）と、排気ガスの圧力を検出する第２排気圧センサ２９と、排気ガスの温度を検出する第３排気温センサ３０とが設けられている。

触媒コンバータ２５は、白金又は白金にパラジウムを加えたものなどを担持している酸化触媒２５ａを備えている。この酸化触媒２５ａは、少なくとも排気ガス中のＣＯ及びＨＣを酸化してＣＯ_２及びＨ_２Ｏを生成する酸化反応を促進するものである。なお、参考例では、触媒コンバータ２５とフィルタ２８とを個別に設けているが、このようにせず、フィルタ２８に酸化触媒機能をもたせて触媒コンバータ２５を省略してもよい。また、触媒コンバータ２５と酸化触媒機能を有するフィルタ２８とを設けてもよい。

第１排気温センサ２４は、触媒コンバータ２５に流入する直前の排気ガスの温度を検出するためのものであり、第２排気温センサ２６及び第３排気温センサ３０は、フィルタ２８に流入する直前及びフィルタ２８から流出した直後の排気ガスの温度をそれぞれ検出するためのものである。

第１排気圧センサ２７及び第２排気圧センサ２９は、フィルタ２８に流入する直前及びフィルタ２８から流出した直後の排気ガスの圧力（フィルタ２８におけるパティキュレートの捕集量に関連するパラメータ値）をそれぞれ検出するものである。コントロールユニットＣは、両排気圧センサ２７、２９の各検出値から、排気ガスの流れ方向にみてフィルタ２８の前後の差圧ΔＰを算出し、この差圧ΔＰに基づいてフィルタ２８におけるパティキュレートの捕集量（以下「パティキュレート量」という。）を算出する。なお、差圧ΔＰが大きいほど、パティキュレート量が多い。

また、タービン１７ｂより上流側の排気通路２３内の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして、吸気圧センサ２１とサージタンク２２との間の吸気通路１４に還流させるＥＧＲ通路３１が設けられている。このＥＧＲ通路３１には、ＥＧＲガスの流れ方向にみて上流側から順に、ＥＧＲガスを冷却する水冷式のＥＧＲクーラ３２と、ＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ制御弁３３とが設けられている。これにより、排気通路２３内の排気ガスの一部を、ＥＧＲ制御弁３３により流量を制御しながら、吸気通路１４に還流させることができる。

燃料噴射弁９には、燃料タンク３６から燃料通路３７を介して燃料が供給される。燃料通路３７には、燃料中の異物やごみなどを除去する燃料フィルタアセンブリ３８と、クランク軸１３によって駆動される高圧燃料ポンプ３９（ＦＩＰ）と、高圧の燃料を蓄えるコモンレール４０（燃料分配器）とが介設されている。この高圧燃料ポンプ３９は、コモンレール圧センサ４１によって検出されるコモンレール４０内の燃料圧が所定値以上に保持されるように動作する。また、燃料タンク３６には、燃料タンク３６内の燃料の残量（以下略して「燃料残量」という。）を検出する燃料残量センサ４２が設けられている。なお、このエンジン１を搭載している車両には、燃料残量が所定の第１設定値以下になったときに、給油を促すためにその旨を警告する警告灯５０が設けられている。

詳しくは図示していないが、燃料フィルタアセンブリ３８には、燃料中の水分を沈降により分離して貯留するセジメンタ部（燃料・水分分離器）と、セジメンタ部に貯留された水分を排出するためのドレーンプラグと、低温時における燃料の固化ないしは高粘度化を防止するために燃料を加熱する燃料加熱器（とくに寒冷地仕様車の場合）とが設けられている。ただし、エンジン１の構造の複雑化を回避するとともに燃料系統等のレイアウト性を良くするため、エア及び水分を自動的に排出するプライミングポンプは設けられていない。

さらに、エンジン１には、クランク角（ひいてはエンジン回転数）を検出するクランク角センサ４３（エンジン回転数センサ）と、エンジン１の冷却水の温度を検出する水温センサ４４と、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ４５（図２参照）とが設けられている。

また、エンジン１には、該エンジン１の各種制御を行うために、コンピュータを備えたコントロールユニットＣが設けられている。なお、コントロールユニットＣは、フィルタ２８の再生を行う再生制御手段と、燃料噴射量を不規則化させる燃焼制御手段と、警告灯５０を制御する警告手段とを含むエンジン１の総合的な制御手段である。詳しくは図示していないが、コントロールユニットＣは、制御信号の入出力を行う入出力部、デー夕等を記憶する記億部（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えている。

図２に示すように、コントロールユニットＣは、前記各センサ１６、２０、２１、２４、２６、２７、２９、３０、４２〜４５によって検出される各種データに基づいて、燃料噴射弁９、ターボチャージャ１７、吸気絞り弁１９、ＥＧＲ制御弁３３、警告灯５０等を制御することにより、燃料噴射制御（フィルタ再生制御を含む）、ＥＧＲ制御、過給制御、燃料切れ回避制御（エンスト制御、不規則制御）等を行うようになっている。なお、ＥＧＲ制御及び過給制御は、その制御手法が当業者にはよく知られており、またかかる制御は本願発明の要旨とするところでもないので、その説明を省略する。

以下、コントロールユニットＣによる燃料噴射制御及び燃料切れ回避制御の制御手法の概要を説明する。まず、燃料噴射制御（フィルタ再生制御を含む）の制御手法の概要を説明する。燃料噴射弁９を制御する燃料噴射制御は、エンジン１の動力を発生させるために圧縮行程上死点付近で燃焼室６に燃料を噴射する主噴射制御と、フィルタ２８の再生のための後噴射制御（副噴射制御）すなわちフィルタ再生制御とを含む。

主噴射制御では、燃料噴射量及び燃料噴射時期が制御される。この主噴射制御は、基本的にはエンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて行われ、さらにエンジン水温や吸気温度等に基づいて補正される。なお、エンジン負荷は、アクセル開度センサ４５によって検出されるアクセル開度（アクセルペダル踏み込み量）に基づいて算出される。他方、後噴射制御すなわちフィルタ再生制御は、第１、第２排気圧センサ２７、２９、クランク角センサ４３、第１〜第３排気温センサ２４、２６、３０、アクセル開度センサ４５等によって検出される各種データに基づいて行われる。

具体的には、フィルタ再生制御においては、第１、第２排気圧センサ２７、２９により検出されたパラメータ値である両排気圧力に基づいて、フィルタ２８の前後の差圧ΔＰが算出され、この差圧ΔＰに基づいてパティキュレート量が算出される。そして、パティキュレート量が所定量以上となったときには、膨張行程又は排気行程で燃料噴射弁９が作動させられ、燃料の後噴射が行われて触媒コンバータ２５に燃料（未燃燃料）が供給され、フィルタ再生制御が実行される。このフィルタ再生制御では、エンジン１の運転状態に応じて燃料噴射量及び燃料噴射時期が設定される。

フィルタ２８の再生は、具体的には以下のような手順で行われる。すなわち、まず、パティキュレート量が第１所定量以上であるときには、圧縮行程上死点近傍における燃焼室６への燃料の主噴射の後、これに続く膨張行程又は排気行程で、燃料噴射弁９によって燃焼室６内に燃料が噴射される（後噴射）。そして、この後噴射によって燃焼室６内に噴射された燃料は、未燃状態で触媒コンバータ２５に流入する。触媒コンバータ２５内では、酸化触媒２５ａの触媒作用により、燃料（ＨＣ）が酸化して反応熱が発生し、この反応熱によって排気ガス温度が上昇する。この高温の排気ガスはフィルタ２８に流入し、フィルタ２８を加熱する。その結果、フィルタ２８に捕集されているパティキュレートが燃焼し、フィルタ２８が再生される。パティキュレートの着火温度は、例えば６００℃である。なお、フィルタ２８のパティキュレート量が第２所定量以下になったときに、燃料噴射弁９の後噴射が停止され、フィルタ２８の再生が終了する。

次に、図３を参照しつつ、燃料切れ回避制御の制御手法の概要を説明する。この燃料切れ回避制御では、燃料残量センサ４２によって検出される燃料残量（燃料タンク３６内の燃料の残量）が第１設定値以下に低下したときに警告灯５０が点灯され、運転者に対して視認可能な警告が発せられる。この後、燃料残量が、第１設定値より小さい第２設定値以下に低下したときに燃料噴射弁９の燃料噴射が不規則化され、運転者に対して、振動の変化等の、体感することが可能なより強い警告が発せられる。

そして、燃料残量が第２設定値以下であるときには、たとえパティキュレート量が第１所定量以上であっても、フィルタ２８の再生は実行されない。また、燃料残量が第２設定値以下に低下した時点でフィルタ２８の再生が実施中であれば、フィルタ２８の再生は中断ないしは中止される。つまり、燃料噴射が不規則化されているときにはフィルタ２８の再生が中断又は禁止される。さらに、燃料残量が、第２設定値より小さい第３設定値以下に低下したときには、燃料噴射弁９の主噴射、すなわちエンジン１の動力を生成するための燃料噴射（すべての燃料噴射）が停止され、エンジン１は強制的に停止させられる。

以下、図４及び図５に示すフローチャートを参照しつつ、本発明に係る燃料噴射制御ないしはフィルタ再生制御と燃料切れ回避制御の具体的な制御方法を説明する。制御が開始されると（スタート）、まずステップＳ１で、前記各センサ１６、２０、２１、２４、２６、２７、２９、３０、４２〜４５によって検出される各種データ（各種信号）が読み込まれ、またこれらの検出データから、さらに必要な制御情報、例えばエンジン回転数Ｎ、フィルタ２８の前後の差圧ΔＰ等が算出される。続いて、ステップＳ２で、フィルタ２８の前後の差圧ΔＰに基づいて、パティキュレート量ＰＭ、すなわちフィルタ２８に捕集されているパティキュレートの量が算出される。

次に、ステップＳ３で、燃料残量、すなわち燃料タンク３６の燃料の残量が第１設定値ａ以下であるか否かが判定される。ここで、燃料残量が第１設定値ａを超えていると判定された場合（ＮＯ）、すなわち燃料タンク３６内の燃料がさほど大きくは低下していない場合は、ステップＳ１２〜ステップＳ１８のフィルタ再生制御ルーチンが実行される。

このフィルタ再生制御ルーチンにおいては、まずステップＳ１２で、パティキュレート量ＰＭが、予め設定された第１所定量（上限値）以上であるか否かが判定される。この第１所定量は、例えばパティキュレート量ＰＭがこれ以上になると、排気ガスの流路の狭窄や目詰まりなどが発生して排気ガスの流れが実質的に妨げられることになるような値に設定される。

ステップＳ１２でパティキュレート量ＰＭが第１所定量以上であると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１３で再生フラグに１がセットされる。この再生フラグは、フィルタ２８の再生が実施されているときには１がセットされ、フィルタ２８の再生が終了したときに０に戻されるフラグである。続いて、ステップＳ１４で、フィルタ２８の再生が実施される（再生制御）。なお、フィルタ２８の再生手法は前記のとおりである。この後、制御はステップＳ１に復帰する（リターン）。

他方、ステップＳ１２でパティキュレート量ＰＭが第１所定量未満であると判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ１５で、パティキュレート量ＰＭが、予め設定された第２所定量（下限値）以下であるか否かが判定される。この第２所定量は、例えばパティキュレートが十分に除去され、排気ガスの流路の狭窄や目詰まりなどがほぼ完全に解消されたものとみなすことができるような値、例えば０近傍又は０に設定される。

ステップＳ１５でパティキュレート量ＰＭが第２所定量を超えていると判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ１６で再生フラグが１であるか否かが判定される。ここで、再生フラグが１であれば（ＹＥＳ）、フィルタ２８の再生が開始されているもののパティキュレートは十分には除去されていないので、ステップＳ１４でフィルタ２８の再生が続行され、この後ステップＳ１に復帰する。他方、再生フラグが１でなければ（ＮＯ）、すなわち再生フラグが０であれば、まだフィルタ２８の再生が開始されていないので、ステップＳ１４をスキップして、ステップＳ１に復帰する。

また、ステップＳ１５でパティキュレート量ＰＭが第２所定量以下であると判定された場合は（ＹＥＳ）、パティキュレートはすでに十分に除去されているので、ステップＳ１７で再生フラグが０に戻され、続いてステップＳ１８でフィルタ２８の再生が停止される（再生制御終了）。この後、制御はステップＳ１に復帰する。

ところで、前記のステップＳ３で燃料残量が第１設定値ａ以下であると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ４で警告灯５０が点灯される。警告灯５０の点灯により、運転者は燃料残量が少なくなったことを知ることができる。すなわち、運転者に、給油スタンド等での給油を促す。

続いて、ステップＳ５で、燃料残量が、第１設定値ａより小さい第２設定値ｂ以下であるか否かが判定される。ここで、燃料残量が第２設定値ｂを超えていると判定された場合は（ＮＯ）、燃料噴射弁９からの燃料噴射は当分不規則化されないので、とくにフィルタ２８の再生を禁止する必要はない。そこで、ステップＳ１２〜ステップＳ１８のフィルタ再生制御ルーチンが実行される。

他方、ステップＳ５で燃料残量が第２設定値ｂ以下であると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ６で、再生フラグが１であるか否かが判定される。ここで、再生フラグが１であると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ７で再生フラグが０に戻され、続いてステップＳ８で、実施中のフィルタ２８の再生が中断ないしは中止され、この後ステップＳ９が実行される。すなわち、燃料残量が第２設定値ｂ以下となったので、後で説明するステップＳ１１で燃料噴射弁９からの燃料噴射が不規則化されることになる。そこで、燃料噴射が不規則化されているときにフィルタ２８の再生が実施されるのを回避するために、ステップＳ７、Ｓ８でフィルタ２８の再生を中断ないしは中止するようにしている。なお、ステップＳ６で再生フラグが１でない（０である）と判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ７、Ｓ８をスキップして、ステップＳ９が実行される。

ステップＳ９では、燃料残量が、第２設定値ｂより小さい第３設定値ｃ以下であるか否かが判定される。ここで、燃料残量が第３設定値ｃを超えていると判定された場合は（ＮＯ）、すなわち燃料残量が第２設定値以下でありかつ第３設定値を超えている場合は、燃料噴射弁９からの燃料噴射が不規則化される（不規則制御）。

具体的には、このステップＳ１１では、例えば、エンジン１一部の気筒（例えば、１つの気筒）の燃料噴射弁９の燃料噴射が間欠的に減少もしくは停止させられ、又は常時減少もしくは停止させられる。その結果、エンジン１の運転状態は通常の状態とは異なる状態となる。例えば、エンジン１の振動が通常の運転状態に比べて大きくなる。したがって、単なる警告灯５０による警告に比べて、運転者に、給油スタンド等での給油をより強く促すことになる。なお、前記のとおり、このように燃料噴射が不規則化されているときには、フィルタ２８の再生が実施されることはない。

他方、ステップＳ９で燃料残量が第３設定値ｃ以下であると判定された場合は（ＹＥＳ）、燃料噴射弁９の主噴射、すなわちエンジン１の動力を生成するための燃料噴射が停止され、エンジン１は強制的に停止させられる（エンスト制御）。その結果、燃料切れが起こるのが確実に防止される。なお、この場合、運転者は、例えば最寄りの給油所まで走行するのに必要な燃料を、通りかかった車両からもらい受けるなどして、エンジン１を始動させ、車両の走行を続行することができる。

以上、本発明の参考例によれば、燃料残量が第２設定値以下に低下したときには燃料噴射弁９の燃料噴射が不規則化されるが、このように燃料噴射が不規則化されているときにはフィルタ２８の再生が中断又は禁止される。このため、排気ガスの温度制御の乱れないしは排気ガス温度の不安定化等に起因して、不完全なフィルタ２８の再生が起こって、例えば排気ガスが異常に高温となってフィルタ２８に損傷が生じたり、逆に排気ガスの温度が十分に上昇せずパティキュレートの燃焼ないしは除去が不十分なものとなったりするのを有効に防止することができる。また、燃料残量が第３設定値以下になったときには燃料噴射が停止され、したがって燃料タンク３６内の燃料が皆無となる前にエンジン１が強制的に停止されるので、燃料供給システムにエアが入り込んでエンジン１の始動が不可能となるのを確実に防止することができる。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態を説明する。しかしながら、実施の形態に係るディーゼルエンジンの機械的ないしは構成は参考例の場合と同様であり、フィルタ再生制御及び燃料切れ回避制御の制御方法が異なるだけである。そこで、以下では、説明の重複を避けるため、図６及び図７を参照しつつ実施の形態におけるフィルタ再生制御及び燃料切れ回避制御の制御方法のみを説明する。また、実施の形態に係るフィルタ再生制御及び燃料切れ回避制御の制御方法の基本部分は参考例におけるフィルタ再生制御及び燃料切れ回避制御の制御方法と共通である。このため、以下では、主として参考例に係るフィルタ再生制御及び燃料切れ回避制御の制御方法と異なる部分を説明する。

実施の形態に係るフィルタ再生制御及び燃料切れ回避制御における、参考例に係るフィルタ再生制御及び燃料切れ回避制御との相違点は、次のとおりである。すなわち、前記の通り、参考例では、燃料残量が第１設定値ａ以下でありかつ第２設定値ｂを超えているときには、パティキュレート量が第１所定量以上となったときにフィルタ２８の再生を実施するといった、燃料残量が十分である場合と同様の普通のフィルタ再生制御が行われる。これに対して、実施の形態では、燃料残量が第１設定値ａ以下に低下して警告灯５０が点灯されたときには、たとえパティキュレート量ＰＭが第１所定量未満であっても、その時点で強制的にフィルタ２８の再生を開始するようにしている（強制再生）。すなわち、パティキュレート量ＰＭにかかわりなく、フィルタ２８の再生を開始するようにしている。その他の点は、参考例の場合と同様である。

図６及び図７に示すように、実施の形態におけるステップＳ２１〜Ｓ３１の制御内容ないしは処理内容は、それぞれ、参考例におけるステップＳ１〜Ｓ１１の制御内容ないしは処理内容と同様（ないしは同一）である。また、実施の形態において、ステップＳ３９〜Ｓ４５の制御内容ないしは処理内容は、それぞれ、参考例におけるステップＳ１２〜Ｓ１８の制御内容ないしは処理内容と同様（ないしは同一）である。

しかしながら、ステップＳ２５で燃料残量が第２設定値ｂを超えていると判定された場合（ＮＯ）、すなわち燃料残量が第１設定値ａ以下となって警告灯５０が点灯されたときには、ステップＳ３２〜Ｓ３８が実行され、フィルタ２８の強制再生（強制的な再生）が実施される。具体的には、まずステップＳ３２で強制再生終了フラグが１であるか否かが判定される。

この強制再生終了フラグは、燃料残量が第１設定値ａ以下となってフィルタ２８の強制再生が開始された後において、強制終了が終了したときに１がセットされるフラグである。この強制再生終了フラグは、燃料残量が第１設定値ａ以下となった後において給油（燃料残量が第１設定値ａを超える量の給油）が行われるまでの間に、フィルタ２８の強制再生が繰り返し実施されるのを回避する（この間に強制再生を１回だけ実施させる）ためのフラグである。なお、強制再生終了フラグは、燃料残量が第１設定値ａを超える量の給油が行われたときには、ステップＳ４６で０に戻される。

ステップＳ３２で強制再生フラグが１であると判定された場合は（ＹＥＳ）、すでにフィルタ２８の強制再生が終了しているので、ステップＳ３３〜Ｓ３８をスキップして、ステップＳ２１に復帰する（リターン）。他方、ステップＳ３２で強制再生フラグが１でない（すなわち、０である）と判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ３３でパティキュレート量ＰＭが第２所定量以下であるか否かが判定される。ここで、パティキュレート量ＰＭが第２所定量を超えていると判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ３４で再生フラグに１がセットされ、続いてステップＳ３５でフィルタ２８の強制再生が実施される（強制再生制御）。なお、フィルタ２８の強制再生の手法は、ステップＳ４１（すなわち、ステップＳ１４）における通常の再生処理の場合と同様である。この後、制御はステップＳ２１に復帰する。

また、ステップＳ３３でパティキュレート量ＰＭが第２所定量以下であると判定された場合は（ＹＥＳ）、パティキュレートはすでに十分に除去されているので、ステップＳ３６で再生フラグが０に戻され、続いてステップＳ３７でフィルタ２８の強制再生が停止される（再生制御終了）。次に、ステップＳ３８で、強制再生終了フラグに１がセットされる。この後、制御はステップＳ２１に復帰する。

かくして、実施の形態によっても、基本的には参考例の場合と同様に、排気ガスの温度制御の乱れないしは排気ガス温度の不安定化等に起因して、不完全ないしは異常なフィルタ２８の再生が起こり、例えば排気ガスが異常に高温となってフィルタ２８に損傷が生じたり、逆に排気ガスの温度が十分に上昇せずパティキュレートの燃焼ないしは除去が不十分なものとなったりするのを有効に防止することができる。また、燃料タンク３６内の燃料が皆無となる前にエンジン１が強制的に停止され、燃料供給システムにエアが入り込んでエンジン１の始動が不可能となるのを確実に防止することができる。

さらに、燃料残量が第１設定値ａ以下となって警告灯５０が点灯されたときにパティキュレート量ＰＭにかかわりなくフィルタ２８の強制再生が実施されるので、燃料噴射の不規則化によりフィルタ２８の再生が禁止される前に、前もってフィルタ２８を再生しておくことができ、燃料残量が少ないときにパティキュレート量ＰＭが第１所定量を超えてしまうのを防止ないしは抑制することができる。つまり、エンジン運転中のフィルタ２８の再生が極力可能となる。

本発明に係るディーゼルエンジン及びその制御装置を備えたエンジンシステムのシステム構成を示す模式図である。図１に示すエンジンシステムの制御機構の構成を示すブロック図である。燃料切れ回避制御の概要を示す模式図である。本発明の参考例に係るフィルタ再生制御及び燃料切れ回避制御の制御方法の一部を示すフローチャートである。本発明の参考例に係るフィルタ再生制御及び燃料切れ回避制御の制御方法の一部を示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係るフィルタ再生制御及び燃料切れ回避制御の制御方法の一部を示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係るフィルタ再生制御及び燃料切れ回避制御の制御方法の一部を示すフローチャートである。

符号の説明

Ｅエンジンシステム、Ｃコントロールユニット、１ディーゼルエンジン（エンジン）、２シリンダヘッド、３シリンダブロック、４吸気弁、５吸気ポート、６燃焼室、７シリンダ（気筒）、８ピストン、９燃料噴射弁、１０排気弁、１１排気ポート、１２コネクチングロッド、１３クランク軸、１４吸気通路、１４ａ独立吸気通路、１５エアクリーナ、１６エアフローセンサ、１７ターボチャージャ、１７ａコンプレッサ、１７ｂタービン、１８インタクーラ、１９吸気絞り弁、２０吸気温センサ、２１吸気圧センサ、２２サージタンク、２３排気通路、２４第１排気温センサ、２５触媒コンバータ、２５ａ酸化触媒、２６第２排気温センサ、２７第１排気圧センサ、２８ディーゼルパティキュレートフィルタ（フィルタ）、２９第２排気圧センサ、３０第３排気温センサ、３１ＥＧＲ通路、３２ＥＧＲクーラ、３３ＥＧＲ制御弁、３６燃料タンク、３７燃料通路、３８燃料フィルタアセンブリ、３９高圧燃料ポンプ（ＦＩＰ）、４０コモンレール、４１コモンレール圧センサ、４２燃料残量センサ、４３クランク角センサ（エンジン回転数センサ）、４４水温センサ、４５アクセル開度センサ、５０警告灯。

Claims

エンジンから排出される排気ガス中の微粒子を捕集するフィルタと、
排気ガス中における燃料の酸化反応を促進して該排気ガスを高温にすることによりフィルタを加熱する酸化触媒と、
燃料噴射手段にフィルタ再生用の燃料を噴射させ、該燃料を酸化触媒に供給することによりフィルタの再生を行う再生制御手段とを備えているディーゼルエンジンの制御装置であって、
燃料タンク内の燃料の残量を検出する残量検出手段と、
燃料噴射手段の燃料噴射量を不規則化させる燃焼制御手段とを備えていて、
再生制御手段は、残量検出手段によって検出された燃料の残量が第１の設定値以下に低下したときにフィルタの再生を開始し、
燃焼制御手段は、燃料の残量が上記第１の設定値よりも小さい第２の設定値以下に低下したときに燃料噴射手段の燃料噴射量を不規則化させ、燃焼制御手段によって燃料噴射量の不規則化が実行されているときには、再生制御手段がフィルタの再生を中断又は禁止するようになっていることを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
フィルタの微粒子捕集量に関連するパラメータを検出するパラメータ検出手段が設けられ、
再生制御手段は、上記パラメータに基づいてフィルタの微粒子捕集量が所定量以上であると判定したときに、上記フィルタの再生を行うようになっていることを特徴とする、請求項１に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
燃料タンク内の燃料の残量が上記第１の設定値以下に低下したときに警告灯を点灯させる警告手段が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
燃焼制御手段は、燃料の残量が上記第２の設定値よりも小さい第３の設定値以下になったときに、エンジン動力生成用の燃料の噴射を停止させるようになっていることを特徴とする、請求項１に記載のディーゼルエンジンの制御装置。