JP5281488B2

JP5281488B2 - ディーゼルエンジン

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Publication number: JP5281488B2
Application number: JP2009137651A
Authority: JP
Inventors: 浩大橋; 宏司増田
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2009-06-08
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2029-06-08
Also published as: JP2010281311A; EP2441931A1; US8656707B2; WO2010143545A1; US20120079815A1; EP2441931A4

Description

本発明は、排気浄化装置を有するディーゼルエンジンに関する。より詳細には、排気浄化装置を有するディーゼルエンジンの制御の技術に関する。

従来、ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するとともに酸化させる、いわゆる連続再生を可能としたディーゼルパティキュレートフィルタが公知となっている。また、吸入空気量を調量するための吸気絞りや、一回又は複数回の燃料噴射を可能としたコモンレールシステム等を用いることによって、ディーゼルパティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を強制的に酸化させる、いわゆる強制再生の技術も公知となっている。

しかし、主に排気ガスの温度が高い高出力運転領域で行なわれる連続再生と、主に排気ガスの温度が低い低出力運転領域で行なわれる強制再生は、ディーゼルエンジンの運転状態やディーゼルパティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量によって自動で切り替えが行なわれるために（例えば特許文献１参照。）、突然のエンジン音や出力特性の変化に対してオペレータが異常と誤認する場合があった。

また、経済性向上のためにディーゼルエンジンの燃料消費量を低減したいという要望があったが、燃料消費量を低減するような制御を行なった場合にはディーゼルエンジンが発する騒音が大きくなるという問題があった。一方、静粛性向上のためにディーゼルエンジンが発する騒音を低減したいという要望もあったが、騒音を低減するような制御を行なった場合にはディーゼルエンジンの燃料消費量が増加するという問題もあった。

特開２００５−２８２５４５号公報

本発明はかかる問題を解決すべくなされたものであり、ディーゼルエンジンの制御パターンとして、低燃費モードと低騒音モードのいずれかを選択可能とすることによって経済性ならびに静粛性の向上を図るとともに、ディーゼルパティキュレートフィルタにおける粒子状物質の酸化に際しては、連続再生モード又は強制再生モードのいずれかを手動選択可能とすることで、モードの自動切り替えによる突然のエンジン音や出力特性の変化を防止できて、オペレータが異常として誤認することを防ぐことができるディーゼルエンジンを提供することを目的とする。
更に、自動選択又は手動選択されたモードを視覚通知手段に表示することによって、オペレータの誤認を防止する技術を提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するとともに酸化させるディーゼルパティキュレートフィルタが設けられたディーゼルエンジンにおいて、
選択されたモードに応じて制御信号を作成して前記ディーゼルエンジンの制御を行なう電子制御コントローラを備え、
前記電子制御コントローラは、
前記ディーゼルエンジンの燃料消費量を低減するように制御を行なう低燃費モードと、
前記ディーゼルエンジンの騒音を低減するように制御を行なう低騒音モードと、のいずれかを任意に選択可能とし、
前記ディーゼルエンジンの出力が所定の値より高い場合であって、前記ディーゼルパティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質の堆積量が所定の値以上となったときには、その酸化量が捕集量と同等となるように制御を行なう連続再生モードを自動選択し、
前記ディーゼルエンジンの出力が所定の値より低い場合であって、前記ディーゼルパティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質の堆積量が所定の値以上となったときには、その酸化量が捕集量より多くなるように制御を行なう強制再生モードを自動選択し、
前記連続再生モードおよび前記強制再生モードのいずれか一方が手動選択されることによっても選択されたモードに応じて制御を開始することを可能としたものである。

請求項２においては、請求項１に記載のディーゼルエンジンにおいて、前記電子制御コントローラは、前記ディーゼルパティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質の酸化が完了したときに前記強制再生モードを自動終了させるとともに、手動終了させることも可能としたものである。

請求項３においては、請求項１または請求項２に記載のディーゼルエンジンにおいて、前記電子制御コントローラは、自動選択又は手動選択されたモードを視覚通知手段に表示するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１に記載の発明によれば、低燃費モードと低騒音モードのいずれかを任意に選択可能とすることでオペレータの要求に応じた運転が可能となり、経済性ならびに静粛性の向上を図ることができる。また、ディーゼルパティキュレートフィルタにおける粒子状物質の酸化に際しては、連続再生モード又は強制再生モードのいずれかを手動選択可能とすることで、モードの自動切り替えによる突然のエンジン音や出力特性の変化を防止できて、オペレータが異常として誤認することを防ぐことが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、強制再生モードの手動終了を可能とすることで、強制再生モードの自動終了による突然のエンジン音や出力特性の変化を防止できて、オペレータが異常として誤認することを防ぐことが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、自動選択又は手動選択されたモードをオペレータが認識することができて、エンジン音や出力特性の変化に対してオペレータが異常として誤認することを防止できる。

本発明に係るディーゼルエンジンの構成図。本発明に係るディーゼルエンジンの表示パネルを示す図。本発明に係るディーゼルエンジンの連続再生モード領域と強制再生モード領域を示す図。本発明に係るディーゼルエンジンの各モードの選択を示すフロー図。

図１に示すように、本発明に係るディーゼルエンジン１００は、主にエンジン本体１と、排気浄化装置２と、電子制御コントローラ３とから構成される。そして、電子制御コントローラ３と電気的に接続された視覚通知手段である表示パネル４は、例えば、ディーゼルエンジン１００が作業車両に搭載される場合では運転席近傍に配置されてオペレータによって視認可能とされる。

まず、エンジン本体１の構成について詳細に説明する。なお、図中の矢印は吸入空気や再循環ガス、排気ガスについての流れの方向を示している。

エンジン本体１は、主にエンジン主体部１１や燃料噴射ポンプ１２、吸気通路１３、排気通路１４、ＥＧＲ装置１５等から構成される。エンジン本体１は、圧縮された空気に燃料を供給することによって燃焼させて、この燃焼による膨張エネルギーから回転動力を得るものとされる。

エンジン主体部１１は、主にシリンダブロック１１１やシリンダヘッド１１２等の本体部と、ピストン１１３やクランク軸１１４等の運動部とからなる。エンジン主体部１１には、燃焼室がシリンダブロック１１１に設けられたシリンダ穴と、該シリンダ穴に摺動可能に内設されたピストン１１３と、該ピストン１１３に対向するように配置されたシリンダヘッド１１２とで構成される。そして、ピストン１１３は図示しないコネクティングロッドによってクランク軸１１４と連動連結されて、該ピストン１１３の摺動によってクランク軸１１４が回転駆動するものとされる。

燃料噴射ポンプ１２は、回転駆動されるクランク軸１１４からギヤ等を介して駆動されて、該燃料噴射ポンプ１２に内設された図示しないプランジャバレルと該プランジャバレルに摺動可能に嵌挿されたプランジャとによって燃料噴射ノズル１６へ燃料を圧送するものである。

なお、燃料噴射ノズル１６は、その先端部をエンジン主体部１１の燃焼室に突出するようにシリンダヘッド１１２に設けられており、電子制御コントローラ３からの制御信号を受けて一回又は複数回の燃料噴射を任意の時期に行なうことを可能としている。

吸気通路１３は、エンジン主体部１１の燃焼室に吸入空気を導く通路であり、空気の流れる方向に沿って主にエアクリーナ１３１、吸気絞り１３２、吸気マニホールド１３３で構成される。なお、吸気通路１３には吸入空気量を計測するための流量センサや、吸入空気温度を計測するための温度センサ等が設けられることとなるが、本図では簡単のために省略している。

エアクリーナ１３１は、吸入された空気を濾紙又はスポンジ等を用いて濾過するものであり、これによって埃等の異物が燃焼室に混入することを防止している。

吸気絞り１３２は、例えばＤＣサーボモータによって駆動されるバタフライバルブを用いることで、エンジン主体部１１の燃焼室へ供給される吸入空気量を調量するものである。つまり、吸気絞り１３２は、電子制御コントローラ３からの制御信号を受けてバタフライバルブの開度を調節し、吸気通路１３の通路断面積を変化させることによって燃焼室へ供給される吸入空気量を調量可能とするものである。

吸気マニホールド１３３は、エアクリーナ１３１によって濾過された後に吸気絞り１３２によって調量された吸入空気を、各燃焼室に均等に配分するためのものである。本実施形態に係るエンジン本体１は直列に４箇所の燃焼室を備える、いわゆる直列４気筒エンジンであるために該吸気マニホールド１３３も４つの通路に分岐するように形成されてシリンダヘッド１１２に固設されている。

排気通路１４は、エンジン主体部１１から排出される排気ガスを後述する排気浄化装置２まで導く通路であり、排気ガスの流れる方向に沿って主に排気マニホールド１４１、添加剤ノズル１４２、排気絞り１４３で構成される。

排気マニホールド１４１は、エンジン主体部１１の各燃焼室から排出された排気ガスを集合させるものである。前述したように本実施形態に係るエンジン本体１は直列４気筒エンジンであるために、該排気マニホールド１４１も４つの通路を一つの通路に合流させる形状となっている。

添加剤ノズル１４２は、その先端部を排気通路１４の内部に突出するように設けられて、電子制御コントローラ３からの制御信号を受けて排気ガスに燃料を添加するものである。なお、エンジン本体１の出力に寄与しない時期に燃料噴射ノズル１６から燃料を噴射することによって排気ガスに燃料を添加する、いわゆるポスト噴射を行なうように構成しても良く、添加剤の供給方式について限定するものではない。

排気絞り１４３は、例えばＤＣサーボモータや圧力ダイヤフラムによって駆動されるバタフライバルブを用いることで、排気通路１４の内部に生じる排気圧力を調整するものである。つまり、排気絞り１４３は、バタフライバルブの開度を調節し、排気通路１４の通路断面積を変化させることによって排気圧力を調整可能とするものである。

ＥＧＲ装置１５は、排気マニホールド１４１から吸気マニホールド１３３へ排気ガスの一部を再循環ガスとして還元するものである。これにより、燃焼室に供給された吸入空気の酸素濃度を低減することができて、環境負荷物質である窒素酸化物の生成を抑制することが可能となる。また、ＥＧＲ装置１５の再循環ガス通路にはＥＧＲバルブ１５１が備えられている。

ＥＧＲバルブ１５１は、例えばＤＣサーボモータやステップモータによって駆動される弁体を用いることで、吸気マニホールド１３３へ還元される再循環ガス量を調量するものである。つまり、ＥＧＲバルブ１５１は、電子制御コントローラ３からの制御信号を受けて弁体の開度を調節し、再循環ガス通路の通路断面積を変化させることによって再循環ガス量を調量可能とするものである。

次に、排気浄化装置２の構成について詳細に説明する。

排気浄化装置２は、排気ガスに含まれる粒子状物質を除去するものであり、主に酸化触媒担体（以降「ＤＯＣ」という。）２１やディーゼルパティキュレートフィルタ（以降「ＤＰＦ」という。）２２、差圧センサ２３、温度センサ２４で構成される。ＤＯＣ２１およびＤＰＦ２２は、円筒形状の排気通路に内設されてＤＯＣ２１が上流側に、ＤＰＦ２２が下流側に位置するように配置される。

ＤＯＣ２１は、排気ガスに含まれるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）ならびに粒子状物質を構成するＳＯＦ（有機可溶成分）を酸化して除去するものである。また、排気ガスに多く含まれるＮＯ（一酸化窒素）を酸化することによってＮＯ_２（二酸化窒素）に変化させたり、添加剤ノズル１４２から排気ガスに添加された燃料を酸化することによって排気ガス温度を上昇させたりすることも可能としている。

ＤＰＦ２２は、主に煤等からなる粒子状物質を捕集することで排気を濾過するとともに、捕集した粒子状物質を酸化して除去するものである。本実施形態においては、炭化ケイ素を基材としたＤＰＦ２２が用いられており、排気ガスに含まれる粒子状物質は、ＤＰＦ２２に形成された微細な穴を通過する際に捕集されることとなる。このようにして捕集された粒子状物質は、排気ガスが酸化反応を進行させることができる温度であることを条件として、排気ガスに含まれる酸素ならびにＤＯＣ２１で生成されたＮＯ_２によって酸化されることとなる。

つまり、ＤＰＦ２２は、排気ガス温度が高い状況でのみ粒子状物質の酸化を行なうことが可能とされるため、排気ガス温度が高い場合に自然に粒子状物質の酸化を行なう連続再生と、排気ガス温度が低い場合に強制的に排気ガス温度を上昇させて粒子状物質の酸化を行なう強制再生とをエンジン本体１の運転状態等に応じて制御する必要があるとされる。

差圧センサ２３は、ＤＯＣ２１の上流側に配置される上流側センサ２３ａと、ＤＰＦ２２の下流側に配置される下流側センサ２３ｂとから構成されて、それぞれの測定値から圧力差を検出するものである。そして、差圧センサ２３は、電子制御コントローラ３に時々刻々と検出結果を伝達しており、電子制御コントローラ３は圧力差の経時変化を把握することによってＤＰＦ２２における粒子状物質の堆積量を推定することが可能とされる。

温度センサ２４は、その先端部をＤＯＣ２１とＤＰＦ２２の間に位置するように配置されており、ＤＰＦ２２に導入される排気ガスの温度を測定するものである。そして、温度センサ２４は、電子制御コントローラ３に時々刻々と検出結果を伝達しており、電子制御コントローラ３は排気ガス温度を用いたフィードバック制御によって最適な制御信号を作成するものとされる。

なお、本実施形態に係るディーゼルエンジン１００では、排気浄化装置２の下流側に排気絞り２５が配置されて、排気浄化装置２の内部に生じる排気圧力を調整可能となっている。

次に、電子制御コントローラ３について詳細に説明する。

電子制御コントローラ３は、排気浄化装置２に設けられた差圧センサ２３や温度センサ２４、そして、図示しないアクセルペダル等のエンジン出力設定手段と電気的に接続されて、これらからの電気信号に基づいて制御信号を作成するとともに前述した燃料噴射ノズル１６等に制御信号を出力するものである。なお、電子制御コントローラ３は、運転席等に配置された視覚通知手段である表示パネル４と電気的に接続されて、双方向に電気信号を伝達可能としている。

電子制御コントローラ３には、オペレータの要求に応じてエンジン本体１を制御するとともにＤＰＦ２２の連続再生や強制再生等に必要な制御を行なうべく、燃料噴射マップ、ＥＧＲマップ、吸気絞りマップ、排気絞りマップ等の制御マップが記憶されている。また、これらのマップは後述するモード毎にそれぞれ設定されており、自動選択又は手動選択されたモードに応じて使用されるマップが変更されることとなる。

燃料噴射マップ等の各マップは、例えばオペレータが要求したエンジン回転数やトルクを確保したり、例えば粒子状物質の酸化に必要とされる排気ガス温度を確保したりするために、予め試験によって見出された最適な制御ファクターが記憶されたものである。そして、電子制御コントローラ３は、各マップから制御ファクターを呼出して制御信号を作成することによってディーゼルエンジン１００を最適に制御可能としている。

電子制御コントローラ３に備えられたモードは、燃料消費量を低減するように制御を行なう低燃費モードと、騒音を低減するように制御を行なう低騒音モードと、ＤＰＦ２２における粒子状物質の酸化量が捕集量と同等となるように制御を行なう連続再生モードと、ＤＰＦ２２における粒子状物質の酸化量が捕集量より多くなるように制御を行なう強制再生モードである。低燃費モードと低騒音モードはオペレータによって任意に選択可能とされ、連続再生モードと強制再生モードは、ＤＰＦ２２における粒子状物質の酸化に際して、ディーゼルエンジン１００の運転状態等によって自動選択又はオペレータによって手動選択可能とされる。

低燃費モードは、エンジン主体部１１の燃焼室において、所定の時期に高い燃焼圧力を生じさせるように構成された制御パターンをいい、該制御パターンを成り立たせる低燃費モード用の各マップを用いることで、ディーゼルエンジン１００の燃料消費量を低減可能としたものである。

具体的には、まず、吸気絞り１３２の開度を全開とすることで燃焼室に供給される吸入空気量を最大とし、排気絞り１４３・２５の開度を最大とすることで排気ガスを円滑に排出可能とする。そして、オペレータが要求するエンジン回転数ならびにトルクに応じた燃料噴射量を最適な時期に燃料噴射ノズル１６から燃焼室に供給することによって、燃焼室に高い燃焼圧力が得られるものとされる。

このようにして、燃焼室における最適な時期に高い燃焼圧力を確保することによって回転動力を得るために、ディーゼルエンジン１００の燃料消費量を低減することが可能とされる。一方、燃焼圧力の上昇に伴って燃焼音は増加するために、ディーゼルエンジン１００が発する騒音は大きくなる。

低騒音モードは、エンジン主体部１１の燃焼室において、低燃費モード時と比較して低く、且つ、長期間の燃焼圧力を生じさせるように構成された制御パターンをいい、該制御パターンを成り立たせる低騒音モード用の各マップを用いることで、ディーゼルエンジン１００の騒音を低減可能としたものである。

具体的には、まず、吸気絞り１３２の開度を全開とすることで燃焼室に供給される吸入空気量を最大とし、排気絞り１４３・２５の開度を最大とすることで排気ガスを円滑に排出可能とする。そして、オペレータが要求するエンジン回転数ならびにトルクに応じた燃料噴射量を複数回に分割して最適な時期に燃料噴射ノズル１６から燃焼室に供給することによって、比較的に低く、且つ、長期間の燃焼圧力が得られるものとされる。

このようにして、燃焼室内に比較的に低く、且つ、長期間の燃焼圧力を確保することによって燃焼圧力の変化を穏やかなものとし、これによって、燃焼音を抑制できることからディーゼルエンジン１００が発する騒音を低減することが可能とされる。一方、燃焼室内に生じる燃焼圧力は低燃費モード時と比較して低いために、ディーゼルエンジン１００の燃料消費量は増加する。

本実施形態に係るディーゼルエンジン１００では、図２に示すように、表示パネル４に設けられた選択スイッチ４１を操作することによって、低燃費モードと低騒音モードのいずれかを任意に選択可能とされる。これによって、オペレータの要望に応じた運転が可能となり、経済性ならびに静粛性の向上を図ることができる。また、低燃費モードの選択に伴って低燃費モードランプ４１１が点灯する、又は低騒音モードの選択に伴って低騒音モードランプ４１２が点灯するために、オペレータは選択されたモードを即座に把握することが可能とされる。

また、電子制御コントローラ３は、排気浄化装置２に設けられた差圧センサ２３の検出結果からＤＰＦ２２に所定の値以上の粒子状物質が堆積していると判断した場合に、連続再生モード又は強制再生モードを自動選択するものとされる。

連続再生モードは、ＤＰＦ２２における粒子状物質の酸化量が捕集量と同等となるように構成された制御パターンをいい、図３に示すように、ディーゼルエンジン１００の出力が所定の値（以降「出力限界値」という。）Ｐｔｒより高い場合（図示右上方側）であって、ＤＰＦ２２に捕集された粒子状物質の堆積量が所定の値（以降「堆積限界量」という。）Ｖｔｒ以上となったときに連続再生モード用の各マップを用いて制御を行なうものとされる。

具体的には、まず、吸気絞り１３２の開度を全開とすることで燃焼室に供給される吸入空気量を最大とし、排気絞り１４３・２５の開度を最大とすることで排気ガスを円滑に排出可能とする。そして、オペレータが要求するエンジン回転数ならびにトルクに応じた燃料噴射量を一回又は複数回に分割して最適な時期に燃料噴射ノズル１６から燃焼室に供給することによって、ＤＰＦ２２に捕集される粒子状物質の捕集量と該ＤＰＦ２２に酸化される酸化量とを平衡させる。

詳細に説明すると、燃焼室での燃焼行程は、粒子状物質の生成にさほど大きな影響を与えない初期燃焼と、粒子状物質の生成に大きな影響を与える後期燃焼とに分けられるために、例えば燃料噴射時期を調整して初期燃焼と後期燃焼との割合を調整することによって、ＤＰＦ２２に捕集される粒子状物質の捕集量と酸化量とを平衡させることが可能となる。なお、排気ガスの温度によってＤＰＦ２２における粒子状物質の酸化速度も変化するために、温度センサ２４による検出結果に基づいてフィードバック制御が行なわれるものとされる。

このようにして、連続再生モードでは、ＤＰＦ２２における粒子状物質の捕集量と酸化量とを平衡させることができて、強制再生を行なうことなくディーゼルエンジン１００の運転を行なうことが可能となる。

強制再生モードは、ＤＰＦ２２における粒子状物質の酸化量が捕集量よりも多くなるように構成された制御パターンをいい、図３に示すように、ディーゼルエンジン１００の出力が出力限界値Ｐｔｒより低い場合（図示左下方側）であって、ＤＰＦ２２に捕集された粒子状物質の堆積量が堆積限界量Ｖｔｒ以上となったときに強制再生モード用の各マップを用いて制御を行なうものとされる。

具体的には、まず、吸気絞り１３２の開度を所定の開度まで閉弁することで燃焼室に供給される吸入空気量を制限し、排気絞り１４３・２５の開度を所定の開度まで閉弁することで排気ガスの排出を抑制させる。そして、オペレータが要求するエンジン回転数ならびにトルクに応じた燃料噴射量を複数回に分割して最適な時期に燃料噴射ノズル１６から燃焼室に供給するとともに、添加剤ノズル１４２によって排気ガス中に燃料の添加が行なわれる。これによって、ＤＰＦ２２に捕集される粒子状物質の捕集量より該ＤＰＦ２２に酸化される酸化量が多くなる。

詳細に説明すると、エンジン主体部１１の燃焼室内に供給される吸入空気量を制限するとともに燃料噴射時期等を調整することによって、供給された燃料に対する排気ガスの温度を上昇させることが可能となり、更に、添加剤ノズル１４２から排気ガス中に添加された燃料をＤＯＣ２１によって酸化することで、強制的に排気ガス温度を上昇させることが可能となる。これによって、ＤＰＦ２２に酸化される酸化量をＤＰＦ２２に捕集される粒子状物質の捕集量よりも多くすることが可能となる。

このようにして、強制再生モードでは、ＤＰＦ２２における粒子状物質の酸化量を捕集量よりも多くすることができて、ＤＰＦ２２に堆積された粒子状物質を減らすことが可能となる。

本実施形態に係るディーゼルエンジン１００では、通常、該ディーゼルエンジン１００の運転状態等によって連続再生モード又は強制再生モードを自動選択するものとされるが、オペレータが任意に手動選択することを可能とすべく、表示パネル４には連続再生モードボタン４２と強制再生モードボタン４３とが備えられている（図２参照。）。これによって、予めいずれかのモードを選択することができて、モードの自動切り替えによる突然のエンジン音や出力特性の変化を防止し、オペレータが異常として誤認することを防ぐことが可能となる。また、連続再生モードの選択に伴って連続再生モードランプ４１３が点灯する、又は強制再生モードの選択に伴って強制再生モードランプ４１４が点灯するために、オペレータは選択されたモードを即座に把握することが可能とされる。更に、いずれのモードにおいても再生中ランプ４１５が点灯することによって粒子状物質を酸化していることが示される。

なお、強制再生モードによる制御によって、ＤＰＦ２２における粒子状物質の酸化が完了した際には、低燃費モード又は低騒音モードへ自動選択されることとなるためにエンジン音や出力特性の変化が生じる場合があったが、本実施形態に係るディーゼルエンジン１００では、自動選択又は手動選択されて強制再生を行なっているときに強制再生モードボタン４３を押すことによって任意に終了可能とされる。

これにより、オペレータが任意に強制再生モードを終了することができて、モードの自動切り替えによるエンジン音や出力特性の変化が生じることを防止できる。

以上のような構成において、上述した各モードが選択されるステップについて図４を用いて詳細に説明する。

図４は、各モードが選択されるステップを示すフロー図であり、電子制御コントローラ３は、該フローに基づいて選択されているモードが妥当であるか否かを所定の時間ごとに確認するとともに、妥当でないと判断した場合には速やかに更新するものとされる。

ステップＳ１０１において、電子制御コントローラ３は、差圧センサ２３からの検出結果に基づいてＤＰＦ２２における粒子状物質の堆積量Ｖ１を推定する。このとき、電子制御コントローラ３に記憶された運転履歴を参照して補正を加えることによって、高精度に堆積量Ｖ１を推定することが可能とされる。

ステップＳ１０２において、予め試験によって見出されて電子制御コントローラ３に記憶されている堆積限界量ＶｔｒとステップＳ１０１にて推定された堆積量Ｖ１とが比較されて、堆積限界量ＶｔｒよりステップＳ１０１で推定された堆積量Ｖ１が少ないと判断された場合にはステップＳ１０３へ移行するものとされる。なお、堆積限界量Ｖｔｒは、ＤＰＦ２２の基材の種類や大きさ、ディーゼルエンジン１００が多用される運転状態等から試験によって定められる値であり、具値的な値を限定するものではない。

ステップＳ１０３において、電子制御コントローラ３は、オペレータが低燃費モード又は低騒音モードのいずれの運転パターンを要求しているかの判断を行なう。具体的には表示パネル４に備えられた選択スイッチ４１が低燃費モード又は低騒音モードのどちらを指示しているかが判断される。

このようにして、例えばオペレータが低燃費モードによる運転パターンを要求して選択スイッチ４１を低燃費モード側に操作していた場合には、電子制御コントローラ３は、低燃費モード用の各マップを用いた制御を行ない、例えばオペレータが低騒音モードによる運転パターンを要求して選択スイッチ４１を低騒音モード側に操作していた場合には、電子制御コントローラ３は、低騒音モード用の各マップを用いた制御を行なうこととなる。

一方、ステップＳ１０２において、ステップＳ１０１で推定された堆積量Ｖ１が堆積限界量Ｖｔｒ以上であると判断された場合にはステップＳ１０４へ移行するものとされる。ステップＳ１０４では、エンジン回転数や燃焼室に供給された燃料噴射量等からエンジン本体１の出力値Ｐ１の算出が行なわれる。つまり、エンジン回転センサによって検出されたエンジン回転数と、燃料噴射ノズル１６への燃料噴射量の制御信号を参照することによって、エンジン本体１の出力値Ｐ１の算出が行なわれる。

ステップＳ１０５において、予め試験によって見出されて電子制御コントローラ３に記憶されている出力限界値ＰｔｒとステップＳ１０４にて算出された出力値Ｐ１とが比較されて、ステップＳ１０４で推定された出力値Ｐ１が出力限界値Ｐｔｒ以上であると判断された場合にはステップＳ１０６へ移行するものとされる。なお、出力限界値Ｐｔｒは、ＤＰＦ２２が連続再生を行なうために必要な排気ガス温度を確保できるエンジン本体１の出力値をいい、エンジン本体１から排気浄化装置２までの距離等によって変化するために具値的な値を限定するものではない。

ステップＳ１０６において、電子制御コントローラ３は、オペレータが連続再生モード又は強制再生モードのいずれの運転パターンを要求しているかの判断を行なう。エンジン本体１の出力値Ｐ１が出力限界値Ｐｔｒ以上である場合は排気ガス温度も高いために、通常では連続再生モードが自動選択されることとなるが、例えばオペレータが繊細な作業を行なう場合には、強制再生モードを選択してＤＰＦ２２における粒子状物質の酸化を予め完了しておくことで繊細な作業中にモードの自動切り替えによるエンジン音や出力特性の変化が生じることを防止できる。

このように、通常では連続再生モードが自動選択される場合であっても、例えばオペレータが強制再生モードによる運転パターンを要求して強制再生モードボタン４３を押した場合には、強制再生モード用の各マップを用いた制御を行なうことを可能としている。

一方、ステップＳ１０５において、出力限界値ＰｔｒよりステップＳ１０４で算出された出力値Ｐ１が小さいと判断された場合にはステップＳ１０７へ移行するものとされる。ステップＳ１０７では、電子制御コントローラ３は、オペレータが強制再生モード又は連続再生モードのいずれの運転パターンを要求しているかの判断を行なう。エンジン本体１の出力値Ｐ１が出力限界値Ｐｔｒよりも低い場合は排気ガス温度も低いために、通常では強制再生モードが自動選択されることとなるが、例えばオペレータが繊細な作業を行なう場合には、予め連続再生モードを選択しておくことで繊細な作業中にモードの自動切り替えによるエンジン音や出力特性の変化が生じることを防止できる。

このように、通常では強制再生モードが自動選択される場合であっても、例えばオペレータが連続再生モードによる運転パターンを要求して連続再生モードボタン４２を押した場合には、連続再生モード用の各マップを用いた制御を行なうことを可能としている。

１００ディーゼルエンジン
１エンジン本体
１１エンジン主体部
１６燃料噴射ノズル
２排気浄化装置
２１酸化触媒担体（ＤＯＣ）
２２ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
２３差圧センサ
２４温度センサ
３電子制御コントローラ
４視覚通知手段（表示パネル）
４１選択スイッチ
４２連続再生モードボタン
４３強制再生モードボタン

Claims

排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するとともに酸化させるディーゼルパティキュレートフィルタが設けられたディーゼルエンジンにおいて、
選択されたモードに応じて制御信号を作成して前記ディーゼルエンジンの制御を行なう電子制御コントローラを備え、
前記電子制御コントローラは、
前記ディーゼルエンジンの燃料消費量を低減するように制御を行なう低燃費モードと、
前記ディーゼルエンジンの騒音を低減するように制御を行なう低騒音モードと、のいずれかを任意に選択可能とし、
前記ディーゼルエンジンの出力が所定の値より高い場合であって、前記ディーゼルパティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質の堆積量が所定の値以上となったときには、その酸化量が捕集量と同等となるように制御を行なう連続再生モードを自動選択し、
前記ディーゼルエンジンの出力が所定の値より低い場合であって、前記ディーゼルパティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質の堆積量が所定の値以上となったときには、その酸化量が捕集量より多くなるように制御を行なう強制再生モードを自動選択し、
前記連続再生モードおよび前記強制再生モードのいずれか一方が手動選択されることによっても選択されたモードに応じて制御を開始することを可能とした、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
前記電子制御コントローラは、前記ディーゼルパティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質の酸化が完了したときに前記強制再生モードを自動終了させるとともに、手動終了させることも可能とした、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。
前記電子制御コントローラは、自動選択又は手動選択されたモードを視覚通知手段に表示する、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のディーゼルエンジン。