WO2017061201A1

WO2017061201A1 - 燃焼システムの制御装置

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Publication number: WO2017061201A1
Application number: PCT/JP2016/075931
Authority: WO
Inventors: 祐季樽澤; 矢羽田　茂人
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2016-09-05
Publication date: 2017-04-13
Anticipated expiration: 2018-04-05
Also published as: JP6409731B2; DE112016004539T5; JP2017072029A

Abstract

制御装置（４１）は、内燃機関（１０）からの排気が流れる排気通路（１６）に接続され、排気通路に空気を導入する導入通路（３１，６１）と、導入通路を通じて排気通路に空気を送る送風部（３３，６３）と、導入通路における排気の逆流を遮断する排気遮断部（３４，６４）と、を備えている燃焼システムに適用される。制御装置（４１）は、排気遮断部により排気の逆流が遮断されない遮断異常が発生しているか否かを判定する異常判定部（Ｓ１０１，Ｓ２０１，Ｓ３０１，Ｓ４０１）と、異常判定部により遮断異常の発生があると判定された場合に、送風部の送風により導入通路における排気の逆流を規制するべく、内燃機関の出力を制限する出力制限部（Ｓ１０３，Ｓ２０７，Ｓ２０８，Ｓ２０９，Ｓ３０８，Ｓ３１０，Ｓ４０６，Ｓ４０７）とを備えている。

Description

燃焼システムの制御装置

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１５年１０月５日に出願された日本特許出願２０１５－１９７７７３号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、排気通路に空気を導入する導入通路を備えている燃焼システムに適用された制御装置に関する。

　従来より、内燃機関からの排気を浄化することを目的として、排気通路に空気を導入する技術が知られている。この技術としては、排気通路に空気を導入することで排気の完全燃焼を促す技術や、空気と共にオゾンを排気通路に導入することでＮＯｘ浄化触媒の浄化能力を向上させる技術などが挙げられる。特許文献１では、オゾン生成器が設けられたオゾン供給管が排気通路に接続されており、オゾン供給管に開閉バルブが設けられている。開閉バルブは、排気通路へのオゾン供給を停止することや、排気通路からオゾン供給管への排気の逆流を遮断することが可能になっている。

特開２０１１－１８５１１８号公報

　しかしながら、オゾン供給管等の導入通路に設けられた開閉バルブが正常に開状態に移行しなくなった場合、排気通路を流れる排気が導入通路に逆流し、導入通路から外部に放出されることが懸念される。

　本開示の目的は、排気遮断部が設けられた導入通路において、排気遮断部が排気の逆流を遮断できない遮断異常が発生した場合に、ユーザが応急処置を適正に行うことが可能となる燃焼システムの制御装置を提供することにある。

　本開示の一態様において、内燃機関からの排気が流れる排気通路に接続され、排気通路に空気を導入する導入通路と、導入通路を通じて排気通路に空気を送る送風部と、導入通路における排気の逆流を遮断する排気遮断部と、を備えている燃焼システムに適用された制御装置は、
　排気遮断部により排気の逆流が遮断されない遮断異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、
　異常判定部により遮断異常の発生が肯定された場合に、送風部の送風により導入通路における排気の逆流を規制するべく、内燃機関の出力を制限する出力制限部と、を備えている。

　これによれば、排気遮断部の遮断異常が発生した場合に内燃機関の出力が制限されるため、排気圧力が送風部の送風圧力より小さくなることで、導入通路において排気が送風部の送風を押し戻すということを回避できる。この場合、送風部により送られた空気が排気に抗して排気通路に流れ込むことになり、内燃機関を停止させなくても、導入通路の上流側端部から排気が放出されるということを規制できる。このため、遮断異常を修理等により解消するまでの期間において、出力制限された状態ではあるものの内燃機関を使用できる。例えば、内燃機関が車載エンジンである場合には、遮断異常が発生しても低速での走行が可能であるため、ユーザは車両を自走させることで修理工場やディーラーに持ち込むことができる。また、内燃機関が可搬型の発電用エンジンである場合には、点灯させる照明器具の数など負荷を減らすことで必要最低限の電気設備を継続して使用することができる。したがって、ユーザは排気遮断部の異常発生に対する応急処置を適正に行うことができる。

第１実施形態における燃焼システムの構成を示す図。排気管理処理の手順を示すフローチャート。排気遮断弁が閉状態にある場合の排気の流れを説明する図。排気遮断弁の開故障が発生している場合の排気の流れを説明する図。第２実施形態における排気管理処理の手順を示すフローチャート。第３実施形態における排気管理処理の手順を示すフローチャート。第４実施形態における排気管理処理の手順を示すフローチャート。変形例１における燃焼システムの構成を示す図。

　複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

　（第１実施形態）
　図１に示す燃焼システムは、エンジン１０、ＬＮＴ１２、ＤＰＦ１３を備えている。燃焼システムは車両に搭載されたものであり、この車両は、エンジン１０の出力を駆動源として走行する。エンジン１０は、圧縮自着火式のディーゼルエンジンであり、燃焼に用いる燃料には、炭化水素化合物である軽油を用いている。エンジン１０には、このエンジン１０に空気を供給する吸気通路と、エンジン１０からの排気を放出する排気通路１６とが接続されている。排気通路１６は、排気マニホールドを介してエンジン１０の排気側に接続されている。なお、エンジン１０が内燃機関に相当する。

　ＬＮＴ１２（Lean NOx Traps）は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒であり、排気通路１６に設けられている。ＤＰＦ１３（Diesel Particulate Filter）は、排気に含まれた微粒子を捕集する微粒子捕集装置であり、ＬＮＴ１２の下流側に配置されている。排気通路１６を流れる排気は、ＬＮＴ１２及びＤＰＦ１３の両方を通過した後に、排気出口１６ａから放出される。なお、ＬＮＴ１２及びＤＰＦ１３が排気浄化装置を構成している。

　燃焼システムは、排気通路１６においてＬＮＴ１２の上流側にオゾンＯ３を供給するオゾン供給装置３０を有している。オゾン供給装置３０から排気通路１６にオゾンが供給された場合、オゾンにより排気中のＮＯがＮＯ2に酸化されることでＮＯ2の割合が増加し、その結果、ＬＮＴ１２でのＮＯｘ吸蔵率が向上する。オゾン供給装置３０は、排気通路１６にオゾンを供給する供給状態と、オゾンを供給しない停止状態とに移行可能になっている。

　また、燃焼システムは、図示しない過給機を有している。過給機は、排気タービン、回転軸及びコンプレッサを備える。排気タービンは、エンジンの排気通路１６に配置され、排気の運動エネルギにより回転する。回転軸は、排気タービン及びコンプレッサの各インペラを結合することで、排気タービンの回転力をコンプレッサに伝達する。コンプレッサは、吸気通路に配置されており、吸気を圧縮してエンジン１０に過給する。

　オゾン供給装置３０は、排気通路１６に接続されたオゾン通路３１と、オゾンを生成するオゾン生成器３２と、オゾン通路３１を通じてオゾン生成器３２に空気を送るエアポンプ３３と、オゾン通路３１における排気の逆流を遮断する排気遮断弁３４と、オゾン通路３１の内部圧力を通路圧力として検出する圧力センサ３５と、エアポンプ３３からオゾン通路３１に送られる空気の流量を通路流量として検出する流量センサ３６とを有している。なお、オゾン通路３１が導入通路に相当する。

　オゾン通路３１においては、その上流端にエアポンプ３３が設けられており、エアポンプ３３と排気通路１６との間にオゾン生成器３２が設けられている。エアポンプ３３は、遠心式のエアポンプであり、電動モータにより駆動されるインペラをケース内に収容して構成される。エアポンプ３３は、大気を吸入する吸入口３３ａを有しており、この吸入口３３ａはケースに形成されている。エアポンプ３３は、送風状態に移行する送風部であり、送風量を変化させることが可能になっている。なお、エアポンプ３３の吸入口３３ａがオゾン通路３１の上流端を形成している。

　オゾン生成器３２は、その内部に流通路を形成するハウジングを備え、流通路には複数の電極が配置されている。これらの電極は、互いに平行に対向するように配置された平板形状であり、高電圧が印加される電極と接地電圧の電極とが交互に配置されている。オゾン生成器３２のハウジングには、エアポンプ３３により送風された空気が流入する。この空気は、ハウジング内の流通路に流入し、電極間の通路である電極間通路を流通する。

　オゾン生成器３２の電極へ通電すると、電極から放出された電子が、電極間通路の空気中に含まれる酸素分子に衝突する。すると、酸素分子からオゾンが生成される。つまり、オゾン生成器３２は、放電により酸素分子をプラズマ状態にしてオゾンを生成する。したがって、オゾン生成器３２への通電時には、オゾン生成器３２から排気通路１６に向けて流れる空気にオゾンが含まれる。なお、オゾン生成器３２はオゾン生成部やオゾナイザと称することもできる。

　排気遮断弁３４は、機械式や電磁駆動式の開閉弁であり、オゾン通路３１においてオゾン生成器３２と排気通路１６との間に設けられている。排気遮断弁３４は、通気を可能にする開状態と、通気を遮断する閉状態とに移行可能になっており、閉状態が遮断状態に相当する。排気遮断弁３４が開状態にある場合、オゾン通路３１の通路流量は排気遮断弁３４の開度に応じて調整される。オゾン通路３１の通路流量は、排気遮断弁３４が全開状態にある場合に最大になる。なお、排気遮断弁３４が排気遮断部に相当する。

　圧力センサ３５は、オゾン通路３１においてオゾン生成器３２と排気遮断弁３４との間に設けられている。具体的には、圧力センサ３５は、オゾン生成器３２寄りの位置に配置されている。この場合、圧力センサ３５の検出結果に、排気遮断弁３４の開閉に伴う圧力変化が反映されやすくなっている。なお、圧力センサ３５が圧力検出部に相当する。

　流量センサ３６は、エアポンプ３３とオゾン生成器３２との間に設けられており、エアポンプ３３からの空気の吐出量を検出可能になっている。具体的には、流量センサ３６は、エアポンプ３３寄りの位置に配置されている。この場合、流量センサ３６の検出結果に、エアポンプ３３の駆動及び停止に伴う空気の流量変化が反映されやすくなっている。なお、流量センサ３６が流量検出部に相当する。

　排気通路１６において、オゾン通路３１とＬＮＴ１２との間にはミキサー３７が設けられている。ミキサー３７は、オゾン通路３１から供給されたオゾンと排気とを混合させる混合部であり、ミキサー３７の下流側においては、オゾンによる排気中のＮＯｘの酸化が促進される。

　燃焼システムの電気的な構成について説明する。燃焼システムはＥＣＵ４０を有しており、ＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータ等のマイコン４１を制御装置として有している。マイコン４１は、各種フラグがセットされるメモリと、プログラムを記憶する記憶装置と、記憶されたプログラムに従って演算処理を実行する中央演算処理装置とを有している。マイコン４１は、エンジン１０の運転状態を制御するエンジン制御部４１ａと、オゾン供給装置３０によるオゾン供給を制御するオゾン制御部４１ｂとを有している。

　エンジン制御部４１ａは、アクセル開度やエンジン負荷、エンジン回転速度等に基づき、燃料噴射弁の噴射量や噴射圧力、過給機の過給圧力、エンジン１０への吸気量の制御を行う。ここで、ＥＣＵ４０にはアクセル開度センサ４５が接続されている。アクセル開度センサ４５は、運転者により操作されるアクセルペダルに設けられており、アクセルペダルの操作量をアクセル開度として検出可能になっている。この場合、アクセル開度は、アクセルペダルの操作量に基づいて取得される操作パラメータの１つであり、エンジン制御部４１ａは、操作パラメータに基づいてエンジン１０の出力制御を行う。

　ＥＣＵ４０には、圧力センサ３５、流量センサ３６、排気温度センサ５１、差圧センサ５２、ＮＯｘセンサ５３、ＰＭセンサ５４、Ａ／Ｆセンサ５５、空気温度センサ５６、空気湿度センサ５７が接続されている。センサ５１～５５は排気通路１６に設けられており、センサ５６，５７はオゾン通路３１に設けられている。排気温度センサ５１は、ＬＮＴ１２の上流側及び下流側のそれぞれに配置され、Ａ／Ｆセンサ５５は、ＬＮＴ１２の上流側に配置されている。差圧センサ５２は、ＤＰＦ１３に対して設けられ、排気通路１６においてＤＰＦ１３の上流側と下流側との圧力差を検出する。空気温度センサ５６は、オゾン生成器３２の上流側及び下流側のそれぞれに配置され、空気湿度センサ５７は、オゾン生成器３２の上流側に配置されている。なお、図１において、センサ５１～５７とＥＣＵ４０との電気的な接続線の図示を省略している。

　ＥＣＵ４０には、オゾン供給装置３０のオゾン生成器３２、エアポンプ３３及び排気遮断弁３４がアクチュエータとして接続されている。オゾン制御部４１ｂは、エンジン回転速度やエンジン負荷等のエンジン１０の作動状態の検出値に加え、センサ３５，３６，５１～５７により検出された物理量を取得する。そして、これらの物理量に基づき、オゾン供給装置３０のアクチュエータの動作制御を行う。オゾン制御部４１ｂは、例えば排気中に含まれるＮＯｘやＰＭの量に応じて、オゾン生成器３２のオゾン生成量や、エアポンプ３３の送風量を可変設定する。

　ここで、オゾン供給装置３０において、排気遮断弁３４が開状態のまま保持されてしまう開故障が発生した場合、排気が排気通路１６からオゾン通路３１に逆流し、エアポンプ３３の吸入口３３ａから外部に放出されることが懸念される。これに対して、本実施形態では、排気遮断弁３４の開故障が発生した場合、エンジン１０の出力が制限されることで、オゾン通路３１における排気の逆流がエアポンプ３３の送風により規制されるようになっている。なお、開故障のうち、特に排気遮断弁３４が全開状態から閉じなくなった故障を全開故障と称する。

　エンジン制御部４１ａは、排気通路１６での排気の流れを監視する排気監視処理を実行する。ここでは、排気管理処理について、図２のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、エンジン制御部４１ａは、排気管理処理を所定周期で繰り返し実行する。

　図２において、Ｓ１０１では、排気遮断弁３４の開故障が発生しているか否かを判定する。例えば、エアポンプ３３の送風が停止した状況においては、排気遮断弁３４の開故障が発生している場合、排気遮断弁３４が適正に閉状態に移行した場合に比べて、圧力センサ３５による検出圧力が及び流量センサ３６による検出流量が小さくなる。このため、圧力センサ３５及び流量センサ３６の各検出結果に基づいて、排気遮断弁３４の開故障の有無を判定可能になる。なお、Ｓ１０１が異常判定部に対応する。

　なお、オゾン供給装置３０を供給状態から停止状態に移行させる場合、オゾン制御部４１ｂは、最初にオゾン生成器３２を停止させる一方で、エアポンプ３３の運転をある程度の期間だけ継続させることで、オゾン通路３１からオゾンを排出する。そして、オゾン通路３１からのオゾンの排出が終了した後に、排気遮断弁３４を開状態から閉状態に移行させ、排気遮断弁３４が閉状態に移行してからある程度の期間だけ経過した後に、エアポンプ３３の運転を停止させる。ここで、オゾン供給装置３０を停止させる場合、Ｓ１０１では、排気遮断弁３４及びエアポンプ３３の状態が移行することを利用して、検出電圧や検出流量の変化を監視して排気遮断弁３４の開故障の発生の有無を判定している。

　排気遮断弁３４の開故障が発生している場合、Ｓ１０２に進み、エアポンプ３３を運転状態に移行させる。エアポンプ３３が運転状態にある場合には、そのまま運転状態を保持する。エアポンプ３３の運転を開始する場合及び運転を継続させる場合のいずれについても、エアポンプ３３をその送風量が最大になるように運転を行う。

　Ｓ１０３では、運転者によるアクセルペダルの操作量に関係なく、アクセル開度の上限をあらかじめ定められた特定値に設定する。特定値は、排気通路１６の排気量や排気圧力がエアポンプ３３によるオゾン通路３１の空気量や空気圧力より十分に小さくなる値に設定されており、ＥＣＵ４０の記憶装置に記憶されている。特定値は、試験やシミュレーションにより取得された値であり、例えばアクセル開度の最大値の２５％の値に設定されている。

　アクセル開度の上限を特定値に設定した後、次回以降に実行した排気監視処理のＳ１０３では、排気遮断弁３４の開度やオゾン通路３１の通路流量、排気通路１６の排気流量等に関係なく、アクセル開度の上限を特定値に保持する。この場合、運転者は、アクセルペダルの操作量がある程度の大きさに達した後には、その操作量を更に大きくしてもエンジン出力が上がらず車両速度も大きくならないことを知ることになる。これにより、排気遮断弁３４の開故障という異常の種類までは分からなくても、何らかの異常が発生していることを運転者に察知させることができる。

　なお、Ｓ１０３は、エンジン１０の出力制限を開始させるべくアクセル開度の上限を初期値としての特定値に設定する開始機能と、その後にアクセル開度の上限を特定値に保持する保持機能とを有している。この場合、Ｓ１０３の開始機能が開始設定部に相当し、保持機能が上限保持部に相当する。また、Ｓ１０３は、出力制限部、特定設定部に対応する。

　また、排気遮断弁３４の開故障が発生している場合、その旨を記憶する処理や報知する処理を行う。報知処理としては、インストルメントパネルの表示装置等に表示する処理が挙げられる。

　図３に示すように、排気遮断弁３４が適正に閉状態に移行した場合、排気通路１６の排気量や排気圧力に関係なく、排気がオゾン通路３１を逆流するということが排気遮断弁３４により阻止される。これに対して、排気遮断弁３４の開故障として全開故障が発生していても、アクセル開度の上限が特定値に設定されることで、図４に示すように、排気通路１６の排気量や排気圧力がエアポンプ３３による送風量や送風圧力より小さくなる。これにより、オゾン通路３１における排気の逆流が規制される。

　なお、排気遮断弁３４の開故障が修理等により解消された場合、エンジン制御部４１ａに所定のリセット信号等が入力されることで、アクセル開度の上限を特定値とする設定が解除される。これにより、開故障が解消された後には、エンジン１０の出力が制限されずに、アクセルペダルの操作量に応じてエンジン１０の運転が行われることになる。

　第１実施形態の作用効果を以下に説明する。

　第１実施形態によれば、排気遮断弁３４の開故障が発生した場合に、エンジン１０の出力が制限されるため、排気がオゾン通路３１を逆流するということを規制できる。この場合、エンジン１０の運転を停止させなくても、オゾン通路３１からの排気の放出を防止することが可能であるため、エンジン１０の運転を低出力で継続させることで、運転者等は開故障に対する応急処置を適正に行うことができる。具体的には、車両を高速で走行させることはできなくても、運転者をその車両を自走させて修理工場やディーラーに持ち込むことができる。

　また、エンジン１０の出力が制限されることで、オゾン通路３１における排気の逆流を規制するため、排気量や排気圧力を上回る送風量や送風圧力を有する送風機をエアポンプ３３として選択する必要がない。送風能力の高い送風機をエアポンプ３３として選択した場合、圧力損失の増加や、エアポンプ３３及びモータの大型化、電力消費量の増加などが懸念される。これに対して、エンジン１０の出力が制限されることで、これら懸念を解消できる。

　第１実施形態によれば、排気遮断弁３４の開故障が発生した場合、アクセル開度の上限がアクセルペダルの操作量に関係なく特定値に設定されるため、エンジン１０の出力制限を行われる際のエンジン制御部４１ａの処理負担を低減できる。しかも、アクセル開度の上限が十分に小さい値に設定されることで、オゾン通路３１において排気の逆流が生じることを確実に抑止できる。

　第１実施形態によれば、排気遮断弁３４の開故障が発生した場合に、アクセル開度の上限が特定値にて保持される。このため、アクセルペダルの操作量に対する車両速度変化の対応が遅いことに起因して、車両で何らかの異常が発生していることを運転者に察知させることができる。この場合、エンジン１０の出力が制限されたとしても、運転者は、車両速度が低下することをある程度予測した上で運転操作を行うことが可能になるため、車両の走行安全性が極端に低下するということを回避できる。

　第１実施形態によれば、オゾン通路３１における排気の逆流が規制されるため、コンポーネントとしてのオゾン生成器３２やエアポンプ３３、圧力センサ３５、流量センサ３６などが排気で汚染されることを回避できる。この場合、排気遮断弁３４の開故障が発生した場合に、他の部品や部材も修理対象や取り換え対象となることが回避されるため、車両の修理に対する手間やコストを低減できる。

　第１実施形態によれば、排気遮断弁３４そのものに異常が発生していなくても、例えばオゾン通路３１の変形等に起因して排気遮断弁３４の周囲等にて空気漏れが発生している場合でも、オゾン通路３１における排気の逆流を規制できる。なお、排気遮断弁３４の開故障と、排気遮断弁３４の開故障が発生していなくても排気遮断弁３４にて空気漏れが発生している異常とが、遮断異常に相当する。

　（第２実施形態）
　上記第１実施形態では、排気遮断弁３４の開故障が発生した場合に、排気遮断弁３４の開度に関係なくアクセル開度の上限が設定されたが、第２実施形態では、排気遮断弁３４の開度に応じてアクセル開度の上限が設定される。ここでは、本実施形態の排気監視処理について図５のフローチャートを参照しつつ説明する。

　図５において、Ｓ２０１では、上記第１実施形態のＳ１０１と同じ処理を行う。なお、Ｓ２０１が異常判定部に対応する。

　Ｓ２０２では、アクセル開度の上限が制限されていることを示す制限フラグについて、セットされているか否かを判定する。制限フラグがセットされていない場合、Ｓ２０３に進み、上記第１実施形態のＳ１０２と同様に、エアポンプ３３を運転状態にする。

　Ｓ２０４では、排気遮断弁３４の開度を取得する。ここでは、排気遮断弁３４の開度とオゾン通路３１の通路圧力及び通路流量との関係を、エンジン１０の出力レベルやエアポンプ３３の運転の有無ごとに示すマップ等が記憶装置に記憶されている。そして、マップ等を用いて圧力センサ３５及び流量センサ３６の各検出結果に基づいて排気遮断弁３４の開度を取得する。Ｓ２０５では、エンジン１０の出力制限を開始するとして、制限フラグを記憶装置にセットする。

　Ｓ２０６では、排気遮断弁３４の故障が全開故障であるか否かを判定する。すなわち、排気遮断弁３４が全開状態及び半開状態のいずれであるかを判定する。

　開度が全開である場合、Ｓ２０７に進み、エンジン１０の出力制限を開始するべく、アクセル開度の上限をあらかじめ定められた第１特定値に設定する。第１特定値は、例えば、上記第１実施形態の特定値と同様にアクセル開度の最大値の２５％の値に設定されている。排気遮断弁３４の開度が全開でない場合、Ｓ２０８に進み、Ｓ２０７と同様にエンジン１０の出力制限を開始するべく、アクセル開度の上限を第１特定値より大きい第２特定値に設定する。なお、Ｓ２０７，Ｓ２０８が出力制限部、開始設定部及び特定設定部に対応する。

　Ｓ２０２にて制限フラグがセットされていた場合、Ｓ２０９に進み、アクセル開度の上限を現状のまま保持する。アクセル開度の上限が第１特定値に設定されていた場合には、アクセル開度の上限を第１特定値にて保持し、第２特定値に設定されていた場合には、第２特定値にて保持する。なお、Ｓ２０９が出力制限部及び上限保持部に相当する。

　第２実施形態によれば、排気遮断弁３４の開故障が発生している場合に、その排気遮断弁３４の開度に応じてエンジン１０の出力レベルの上限が選択的に設定される。このため、オゾン通路３１における排気の逆流規制を優先した上で、排気遮断弁３４が全開でない場合には、エンジン１０の出力レベルを極力上げることができる。これにより、エンジン１０の出力レベルを制限することに伴うドライバビリティの低下を極力和らげることができる。

　なお、排気遮断弁３４が半開故障である場合のアクセル開度の上限が、排気遮断弁３４が全開故障である場合のアクセル開度の上限より小さいため、排気遮断弁３４の開度が小さいほどエンジン１０の出力を大きくすることができる。これは、排気遮断弁３４の開度が小さいほど、エアポンプ３３の送風に伴うオゾン通路３１の内部圧力が大きくなり、オゾン通路３１における排気の逆流が生じにくくなるためである。

　（第３実施形態）
　上記第１実施形態では、排気遮断弁３４の開故障が発生した場合に、オゾン通路３１の通路流量に関係なくアクセル開度の上限が設定されたが、第３実施形態では、オゾン通路３１の通路流量に応じてアクセル開度の上限が可変設定される。ここでは、本実施形態の排気監視処理について図６のフローチャートを参照しつつ説明する。

　図６において、Ｓ３０１では、上記第１実施形態のＳ１０１と同様の処理を行う。なお、Ｓ３０１が異常判定部に対応する。Ｓ３０２では、アクセル開度の上限が制限されていることを示す制限フラグについて、セットされているか否かを判定する。制限フラグがセットされていない場合、Ｓ３０３に進み、上記第１実施形態のＳ１０２と同様に、エアポンプ３３を運転状態にする。

　Ｓ３０４では、Ｓ３０１にて排気遮断弁３４の開故障が肯定されてから、あらかじめ定められた所定時間（例えば数秒）が経過したか否かを判定する。ここで、排気遮断弁３４の開故障が発生したタイミングや、エアポンプ３３の運転が開始されたタイミングからある程度の時間を経過させることで、オゾン通路３１での空気の流れが安定しやすくなると考えられる。なお、所定時間は、オゾン通路３１での空気の流れが安定化するまでに要する時間であり、試験やシミュレーション等により取得され、記憶装置に記憶されている。

　Ｓ３０５では、流量センサ３６の検出結果に基づいてオゾン通路３１の通路流量を取得する。ここで、Ｓ３０４の処理により、エアポンプ３３の運転開始からある程度の経過時間が確保されているため、排気遮断弁３４の開故障やエアポンプ３３の運転開始等による通路流量の過渡期が過ぎた後に通路流量が取得されるようになっている。この結果、通路流量の取得精度が高められている。なお、流量センサ３６は空気の流れる方向も検出可能になっており、ここでは、通路流量に加えて流れ方向も取得する。また、Ｓ３０５が流量取得部に対応する。

　Ｓ３０６では、通路流量があらかじめ定められた判定値より小さいか否かを判定する。この判定処理は、判定値は、「０」より大きい値であり、エンジン１０の出力レベルやエアポンプ３３の送風量に多少の増減が生じても、オゾン通路３１において排気の逆流が生じない程度の値になっている。なお、通路流量が「０」より小さい状態は、排気の逆流が生じていることになる。

　通路流量が判定値より小さくない場合、アクセル開度の上限を制限しなくてもオゾン通路３１での排気の逆流が生じにくいとして、そのまま本排気監視処理を終了する。

　通路流量が判定値より小さい場合、Ｓ３０７にて制限フラグを記憶装置にセットし、Ｓ３０８にてアクセル開度の制限を行う。Ｓ３０８では、通路流量を判定値より小さくするために、アクセル開度の上限を設定する。ここで、アクセル開度の上限を設定することが、エンジン１０の出力レベルを制限することになるとすれば、排気遮断弁３４の開故障が発生しただけでなく、通路流量が判定値より小さくなった場合にはじめてエンジン１０の出力レベル制限を開始することになる。Ｓ３０８が出力制限部、開始設定部及び流量対応設定部に対応する。

　Ｓ３０２にて制限フラグがセットされていた場合、Ｓ３０９に進み、Ｓ３０５と同様にオゾン通路３１の通路流量を取得する。Ｓ３１０では、Ｓ３０９にて取得された都度の通路流量に基づいて、アクセル開度の上限を可変設定する。この場合、通路流量が判定値より小さくならない範囲でのアクセル開度の最大値を算出し、この算出値をアクセル開度の上限として設定する。この場合、アクセル開度の上限を極力大きくすることで、エンジン１０の出力レベルの上限が極力大きくなるため、運転者は車両速度を極力大きくした状態で車両を運転することができる。なお、制限フラグは、排気遮断弁３４の開故障が解消された場合にクリアされる。Ｓ３１０が出力制限部に対応する。

　第３実施形態によれば、排気遮断弁３４の開故障が発生した場合でも、オゾン通路３１の通路流量が判定値より小さくならなければ、アクセル開度の制限が行われないため、エンジン１０の出力制限が行われる頻度を極力少なくできる。これにより、例えばオゾン通路３１での排気の逆流が生じないほどに低速で車両が走行しているにもかかわらず更に車両速度が強制的に小さくなるという事態を抑制できる。

　第３実施形態によれば、エンジン１０の出力制限を開始する場合に、アクセル開度の上限がオゾン通路３１の通路流量に基づいて設定されるため、エンジン１０の出力が過剰に低下するということを回避できる。ここで、オゾン通路３１の通路流量は、排気通路１６の排気圧力とオゾン通路３１の通路圧力との関係によって決まり、オゾン通路３１の通路圧力は、排気遮断弁３４の開度とエアポンプ３３の送風量によって決まる。このため、アクセル開度の上限をオゾン通路３１の通路流量に基づいて設定することは、開故障した排気遮断弁３４の開度に加えて、経年劣化等によりエアポンプ３３の送風能力が増減している可能性を考慮していることになる。したがって、排気遮断弁３４の開故障が発生しても、オゾン通路３１において排気の逆流が生じない範囲で、極力大きなエンジン出力が確保される。この場合、例えば高速道路を高速走行している車両について、排気遮断弁３４の開故障が発生しても、エンジン１０の出力の下げ幅が極力小さくなるため、車両の走行安全性が極端に低下するということを回避できる。

　第３実施形態によれば、アクセル開度の上限がオゾン通路３１の通路流量に応じて可変設定されるため、オゾン通路３１での排気の逆流防止を優先した上で、エンジン１０の出力レベルを極力高くすることができる。これにより、ユーザは、走行安全性が過剰に低下しない程度の速度で車両を走行させることができる。

　（第４実施形態）
　上記第１実施形態では、排気遮断弁３４の開故障が発生した場合に、車両速度に関係なくアクセル開度の上限が設定されたが、第４実施形態では、車両速度に応じてアクセル開度の上限が可変設定される。ここでは、本実施形態の排気監視処理について図７のフローチャートを参照しつつ説明する。

　図７において、Ｓ４０１，Ｓ４０２では、上記第１実施形態のＳ１０１，Ｓ１０２と同じ処理を行う。Ｓ４０１が異常判定部に対応する。

　Ｓ４０３では、Ｓ３０４と同様に、Ｓ４０１にて排気遮断弁３４の開故障が肯定されてから、あらかじめ定められた所定時間（例えば数秒）が経過したか否かを判定する。

　Ｓ４０４では、車両速度を取得し、Ｓ４０５では、車両速度があらかじめ定められた判定速度より小さいか否かを判定する。判定速度は、例えば８０ｋｍ／ｈとされる。この場合、車両が高速走行をしているか否かを判定することになる。

　車両速度が判定速度より小さい場合、すなわち、車両が高速走行をしていない場合、Ｓ４０６に進み、上記第１実施形態のＳ１０３と同様に、アクセル開度の上限を特定値に設定する。一方、車両速度が判定速度より小さくない場合、すなわち、車両が高速走行をしている場合、Ｓ４０７に進み、上記第３実施形態のＳ３０８と同様に、アクセル開度の上限を通路流量に応じて設定する。

　Ｓ４０６，Ｓ４０７は、上記第１実施形態のＳ１０３と同様に、エンジン１０の出力制限を開始させる開始機能と、制限態様を保持する保持機能とを有している。この場合、Ｓ４０６，Ｓ４０７の開始機能が開始設定部に相当し、保持機能が上限保持部に相当する。また、Ｓ４０６，Ｓ４０７が出力制限部、特定設定部及び車速対応設定部に対応する。特に、Ｓ４０７が流量対応設定部に対応する。

　第４実施形態によれば、車両が一般道などを低速で走行している場合には、アクセル開度の上限が特定値に設定される。このため、エンジン１０の出力制限がある程度大きくても走行安全性が過剰に低下しないとして、オゾン通路３１における排気の逆流防止を優先することができる。その一方で、車両が高速道路などを高速で走行している場合には、アクセル開度の上限が可変設定される。このため、オゾン通路３１における排気の逆流防止を行いつつ、走行安全性を極力高めることができる。

　（他の実施形態）
　複数の実施形態について説明したが、本開示は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

　変形例１では、排気通路１６には空気と共にオゾンが導入されなくてもよい。例えば、図８に示すように、排気通路１６に空気を供給する空気導入装置６０が燃焼システムに含まれた構成とする。この構成において、空気導入装置６０は、オゾン供給装置３０と同様に、排気通路１６に接続された導入通路６１と、導入通路６１を通じて排気通路１６に空気を送るエアポンプ６３と、導入通路６１における排気の逆流を遮断する排気遮断弁６４とを有している。この構成では、エアポンプ６３が送風部に相当し、排気遮断弁６４が排気遮断部に相当する。この構成でも、エンジン１０の出力制限を行うことで、導入通路６１における排気の逆流をエアポンプ６３の送風によって規制できる。

　変形例２では、エンジン１０の出力制御に用いられる操作パラメータとしては、アクセル開度の他にも、燃料噴射弁に対して設定される目標噴射量や、スロットルバルブに対して設定される目標吸入空気量などが挙げられる。同様に、エンジン１０の出力レベルを制限する方法としては、アクセル開度の上限を設定する方法の他にも、スロットルバルブによる吸入空気量、燃料噴射弁の噴射量、噴射圧力、過給圧力などの上限を設定する方法が挙げられる。

　変形例３では、オゾン通路３１の通路流量が流量センサ３６の検出結果に基づいて取得されるのではなく、エアポンプ３３の駆動電流値に基づいて取得されてもよい。

　変形例４では、上記第３実施形態において、Ｓ３０６での判定値を「０」にしてもよい。この場合、仮にオゾン通路３１における排気の逆流が発生し始めたとしても、エンジン１０の出力制限が即座に行われることで、その排気がオゾン通路３１の上流端部から外部に放出されることを規制できる。

　変形例５では、上記第３実施形態において、排気遮断弁３４の開故障が肯定された後に所定時間を経過することなく、Ｓ３０５にて通路流量が取得されてもよい。つまり、Ｓ３０４の処理が行われなくてもよい。また、通路流量が取得されるタイミングは、エアポンプ３３の運転が開始されたタイミングを基準として、この開始タイミングよりも後であればよい。

　変形例６では、上記第４実施形態において、排気遮断弁３４の開故障が肯定された後に所定時間を経過することなく、Ｓ４０４にて車両速度が取得されてもよい。つまり、Ｓ４０３の処理が行われなくてもよい。

　変形例７では、エアポンプ３３がオゾン通路３１の下流端部や中間位置に配置されていてもよい。ただし、エアポンプ３３にＰＭ等が付着することを回避する上で、エアポンプ３３はオゾン通路３１において排気遮断弁３４の上流側に配置されることが好ましい。

　変形例８では、排気遮断弁３４の開故障を検出するセンサが設けられていてもよい。この場合、排気遮断弁３４の開故障の検出精度を高めることができる。

　変形例９では、上記第４実施形態において、Ｓ４０４の判定要件に車両の走行状況を含めてもよい。例えば、車両の位置情報に基づいて、車両が高速道路を走行しているか否かを判定し、高速道路を走行している場合に車両速度が判定速度より小さいか否かを判定する。これにより、エンジン１０の出力制限による走行安全性の低下を極力抑制できる。

　変形例１０では、燃焼システムが有するエンジン１０がディーゼルエンジンではなく、ガソリンエンジンでもよい。

　変形例１１では、エンジン１０が車両に搭載された車載エンジンではなく、可搬型の発電用エンジンであってもよい。例えば、可搬型の発電用エンジンから照明器具等の電気設備に電力が供給される構成とする。この発電用エンジンには、出力を調整するための操作部が設けられていない。この構成では、排気遮断弁の遮断異常が発生した場合に、点灯させる照明器具の数を減らすなどして電気的な負荷を減少させることで、必要最低限の電気設備を継続して使用することが可能になる。この場合でも、ユーザは遮断異常の発生に対して応急処置を適正に行うことができる。

Claims

　内燃機関（１０）からの排気が流れる排気通路（１６）に接続され、前記排気通路に空気を導入する導入通路（３１，６１）と、
　前記導入通路を通じて前記排気通路に空気を送る送風部（３３，６３）と、
　前記導入通路における排気の逆流を遮断する排気遮断部（３４，６４）と、
を備えている燃焼システムに適用された制御装置（４１）であって、
　前記排気遮断部により排気の逆流が遮断されない遮断異常が発生しているか否かを判定する異常判定部（Ｓ１０１，Ｓ２０１，Ｓ３０１，Ｓ４０１）と、
　前記異常判定部により前記遮断異常の発生が肯定された場合に、前記送風部の送風により前記導入通路における排気の逆流を規制するべく、前記内燃機関の出力を制限する出力制限部（Ｓ１０３，Ｓ２０７，Ｓ２０８，Ｓ２０９，Ｓ３０８，Ｓ３１０，Ｓ４０６，Ｓ４０７）と、
を備えている燃焼システムの制御装置。
　前記制御装置は、ユーザの操作量から取得した操作パラメータに基づいて前記内燃機関の出力制御を行うものであり、
　前記出力制限部は、
　前記内燃機関の出力制限を開始するべく、前記ユーザの操作量に関係なく前記操作パラメータの上限を設定する開始設定部（Ｓ１０３，Ｓ２０７，Ｓ２０８，Ｓ３０８，Ｓ４０６，Ｓ４０７）を有している請求項１に記載の燃焼システムの制御装置。
　前記開始設定部は、
　前記送風部の送風による前記導入通路での流量に関係なく、前記操作パラメータの上限をあらかじめ定められた特定値に設定する特定設定部（Ｓ１０３，Ｓ２０７，Ｓ２０８，Ｓ４０６，Ｓ４０７）を有している請求項２に記載の燃焼システムの制御装置。
　前記開始設定部は、
　前記異常判定部により前記遮断異常の発生が肯定された後の前記送風部の送風による前記導入通路での流量に基づいて、前記操作パラメータの上限を設定する流量対応設定部（Ｓ３０８，Ｓ４０７）を有している請求項２又は３に記載の燃焼システムの制御装置。
　前記燃焼システムは車両に搭載されており、
　前記開始設定部は、
　前記異常判定部により前記遮断異常の発生が肯定された後の前記車両の走行速度に基づいて前記操作パラメータの上限を設定する車速対応設定部（Ｓ４０６，Ｓ４０７）を有している請求項２～４のいずれか１つに記載の燃焼システムの制御装置。
　前記出力制限部は、
　前記開始設定部により設定された前記操作パラメータの上限を、前記送風部の送風による前記導入通路での流量に関係なく保持する上限保持部（Ｓ１０３，Ｓ２０９，Ｓ４０６，Ｓ４０７）を有している請求項２～５のいずれか１つに記載の燃焼システムの制御装置。
　前記送風部の送風による前記導入通路での流量を通路流量として流量取得部（Ｓ３０５）を備え、
　前記出力制限部は、
　前記異常判定部により前記遮断異常の発生が肯定され、且つ前記流量取得部により取得された前記通路流量があらかじめ定められた判定値より小さくなった場合に、前記内燃機関の出力制限を開始する制限開始部（Ｓ３０８）を有している請求項１～６のいずれか１つに記載の燃焼システムの制御装置。
　前記燃焼システムは、
　前記導入通路に設けられ、オゾンを生成するオゾン生成部（３２）を有しており、
　前記送風部は、前記オゾン生成部により生成されたオゾンを送風で前記排気通路に供給するものであり、
　前記排気遮断部は、前記導入通路において前記オゾン生成部より下流側に設けられている請求項１～７のいずれか１つに記載の燃焼システムの制御装置。