(57)【要約】【課題】大気圧が変動しても、スモークの排出を抑制しながら、過剰な制限によって噴射量が不足することを防止できる、エンジンの制御装置を提供すること。【解決手段】制御装置（ＥＣＵ５０）は、スモークリミット機能により噴射量を制限するエンジン１の制御装置であり、エンジン１の運転状態が過渡状態であると判定されたときに、前記スモークリミット機能を有効とし、前記運転状態が定常状態であると判定されたときに、前記スモークリミット機能を無効とするように、構成されている。前記スモークリミット機能は、前記過渡状態におけるスモーク排出を抑制できるように標準大気圧下で設定された空気過剰率よりも、実際の空気過剰率が大きくなるように、前記噴射量を制限する機能である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スモークリミット機能により噴射量を制限するエンジンの制御装置であって、
エンジンの運転状態が過渡状態であると判定されたときに、前記スモークリミット機能を有効とし、前記運転状態が定常状態であると判定されたときに、前記スモークリミット機能を無効とするように、構成されており、
前記スモークリミット機能は、前記過渡状態におけるスモーク排出を抑制できるように標準大気圧下で設定された空気過剰率よりも、実際の空気過剰率が大きくなるように、前記噴射量を制限する機能である、エンジンの制御装置。
【請求項２】
スモークリミット機能により噴射量を制限するエンジンの制御装置であって、
エンジンの運転状態が過渡状態であると判定されたときに、過渡スモークリミット機能を有効とし、前記運転状態が定常状態であると判定されたときに、定常スモークリミット機能を有効とするように、構成されており、
前記過渡スモークリミット機能は、前記過渡状態におけるスモーク排出を抑制できるように標準大気圧下で設定された空気過剰率よりも、実際の空気過剰率が大きくなるように、前記噴射量を制限する機能であり、
前記定常スモークリミット機能は、前記定常状態におけるスモーク排出を抑制できるように標準大気圧下で設定された空気過剰率よりも、実際の空気過剰率が大きくなるように、前記噴射量を制限する機能である、エンジンの制御装置。
【請求項３】
スモークリミット機能により噴射量を制限するエンジンの制御装置であって、
前記スモークリミット機能は、前記過渡状態におけるスモーク排出を抑制できるように現在の空気圧に応じて設定される空気過剰率よりも、実際の空気過剰率が大きくなるように、前記噴射量を制限する機能である、エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スモークリミット機能により噴射量を制御するエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
急激な加速または急激な負荷の投入が行われた際に、噴射量の増加に対して吸気量の増加が遅れると、燃料過剰になる。この結果、過剰にスモークが排出されてしまう。特に、過給機付きのエンジンでは、噴射量の増加に対する吸気量の増加の応答遅れが顕著に発生する。このようなスモークの排出を防止するため、エンジンの制御装置に、スモークリミット機能が搭載されている。このスモークリミット機能は、基本噴射量（要求噴射量）がスモークの排出を抑制できる最大噴射量を超える場合に、基本噴射量を最大噴射量に補正する。つまり、最大噴射量を超えないように、最終噴射量（実際の噴射量）が制御される。特許文献１に記載は、このようなスモークリミット機能を搭載する制御装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１６４９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１０は、回転速度および噴射量の関係を示す図である。図１０において、横軸は回転速度Ｒを示しており、縦軸は噴射量Ｑを示している。定常曲線ＣＬは、標準大気圧において定常状態が保たれているときの回転速度および噴射量の関係を示している。リミット曲線ＳＬは、標準大気圧の酸素濃度において、スモークリミット機能により噴射量が制限されたときの、回転速度および噴射量の関係を示している。このスモークリミット機能は、過渡状態におけるスモーク排出を抑制できるように標準大気圧下で設定された空気過剰率よりも、実際の空気過剰率が大きくなるように、噴射量を制限する。定常曲線ＣＬはリミット曲線ＳＬの下方に位置しており、定常状態が保たれる限り、噴射量はリミット曲線ＳＬを超えることはなく、スモークの排出が抑制される。
【０００５】
定常曲線ＣＨは、標準大気圧よりも低い所定大気圧において定常状態が保たれているときの回転速度および噴射量の関係を示している。つまり、定常曲線ＣＨは、高地における状況を示している。リミット曲線ＳＨは、所定大気圧の酸素濃度において、スモークリミット機能により噴射量が制限されたときの、回転速度および噴射量の関係を示している。定常曲線ＣＨはリミット曲線ＳＨの上方に位置しており、定常状態が保たれる限り、噴射量は必ずリミット曲線ＳＨを超えてしまう。このため、制御装置は、噴射量がリミット曲線ＳＨを超えないように、実際の噴射量を減少させる。しかし、このように噴射量が制限されると、定常状態で必要なトルクが得られなくなってしまう。
【０００６】
このような不具合は、次の理由により発生している。上述のスモークリミット機能において、噴射量の上限を規定する空気過剰率は、標準大気圧下で設定されている。一方、高地では、空気圧が標準大気圧よりも低い所定大気圧となっている。このため、高地（所定大気圧）で上述のスモークリミット機能によって噴射量が制限されるときに、噴射量が過剰に制限されてしまう。この結果、図１０において、高地（所定大気圧）では、定常曲線ＣＨとリミット曲線ＳＨの関係が逆転し、リミット曲線ＳＨが定常曲線ＣＨを下回ってしまう。一方、スモークリミット機能を除去すると、スモークの排出を抑制できなくなってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、大気圧が変動しても、スモークの排出を抑制しながら、過剰な制限によって噴射量が不足することを防止できる、エンジンの制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るエンジンの制御装置は、スモークリミット機能により噴射量を制限するエンジンの制御装置であって、エンジンの運転状態が過渡状態であると判定されたときに、前記スモークリミット機能を有効とし、前記運転状態が定常状態であると判定されたときに、前記スモークリミット機能を無効とするように、構成されており、前記スモークリミット機能は、前記過渡状態におけるスモーク排出を抑制できるように標準大気圧下で設定された空気過剰率よりも、実際の空気過剰率が大きくなるように、前記噴射量を制限する機能である。
【０００９】
本発明に係るエンジンの制御装置は、スモークリミット機能により噴射量を制限するエンジンの制御装置であって、エンジンの運転状態が過渡状態であると判定されたときに、過渡スモークリミット機能を有効とし、前記運転状態が定常状態であると判定されたときに、定常スモークリミット機能を有効とするように、構成されており、前記過渡スモークリミット機能は、前記過渡状態におけるスモーク排出を抑制できるように標準大気圧下で設定された空気過剰率よりも、実際の空気過剰率が大きくなるように、前記噴射量を制限する機能であり、前記定常スモークリミット機能は、前記定常状態におけるスモーク排出を抑制できるように標準大気圧下で設定された空気過剰率よりも、実際の空気過剰率が大きくなるように、前記噴射量を制限する機能である。
【００１０】
本発明に係るエンジンの制御装置は、スモークリミット機能により噴射量を制限するエンジンの制御装置であって、前記スモークリミット機能は、前記過渡状態におけるスモーク排出を抑制できるように現在の空気圧に応じて設定される空気過剰率よりも、実際の空気過剰率が大きくなるように、前記噴射量を制限する機能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るエンジンの制御装置は、大気圧が変動しても、スモークの排出を抑制しながら、過剰な制限によって最終噴射量が不足することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係るエンジンの構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係るエンジンの冷却水回路の構成を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る噴射量の作成フローを示すフロー図である。
【図４】大気圧が標準大気圧であるときにスモークの排出を抑制できるように設定されている、過渡スモークリミットマップを示す図である。
【図５】第２実施形態に係る噴射量の作成フローを示すフロー図である。
【図６】大気圧が所定大気圧であるときにスモークの排出を抑制できるように設定されている、定常スモークリミットマップを示す図である。
【図７】第３実施形態に係る噴射量の作成フローを示すフロー図である。
【図８】図８は、スモークリミット噴射量の作成ロジックを示すロジック図である。
【図９】過渡状態／定常状態を判定するフローを示すフロー図である。
【図１０】回転速度および噴射量の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面を参照して、第１実施形態に係るディーゼルエンジン１を説明する。ディーゼルエンジン（以下、エンジン）１は、駆動機構１００に接続されている。駆動機構１００は、エンジン１によって駆動される走行装置および／または作業装置を示している。エンジン１および駆動機構１００は、例えば、バックホーまたはトラクターのような作業車両に搭載される。
【００１４】
図１は、第１実施形態に係るエンジン１の構成を示す図である。エンジン１は、吸気経路２、吸気スロットル弁３、シリンダブロック４、排気経路５、排気スロットル弁６、フィルタユニット７、ＥＧＲ管８、ＥＧＲスロットル弁９、過給機１０、クランク軸１１、および燃料噴射装置１３を備えている。
【００１５】
エンジン１は４気筒であり、シリンダブロック４は４つの燃焼室１２を有している。吸気経路２は、外部に開放されている吸気管２ａと、吸気管２ａを４つの燃焼室１２に接続する吸気マニホールド２ｂとからなっている。外気（吸気ガス）は、吸気経路２を介して燃焼室１２に導入される。吸気スロットル弁３は、吸気管２ａ上に配置されており、吸気経路２の開度を変更する。排気経路５は、外部に開放されている排気管５ａと、４つの燃焼室１２を排気管５ａに接続する排気マニホールド５ｂとからなっている。排気ガスは、排気経路５を介して燃焼室１２から大気中に排出される。排気スロットル弁６は、排気管５ａ上に設けられており、排気経路５の開度を変更する。ＥＧＲ管（ＥＧＲ経路）８は、排気経路５を吸気経路２に接続している。排気ガスの一部は、ＥＧＲ管８を介して吸気経路２に導入され、吸気ガスに合流する。ＥＧＲスロットル弁９はＥＧＲ管８上に設けられており、ＥＧＲ管８の開度を変更する。後述のＥＧＲクーラー２４（図２）は、ＥＧＲスロットル弁９の下流側で、ＥＧＲ管８上に設けられている。過給機１０は、排気管５ａ上に配置されている排気タービン１０ａと、吸気管２ａ上に配置されている圧縮機１０ｂとを備えている。燃料噴射装置１３は、コモンレール方式を採用しており、燃料噴射パターンにしたがって、各燃焼室１２に燃料を供給する。
【００１６】
フィルタユニット７は、排気経路５上に設けられている。フィルタユニット７は、ディーゼル微粒子捕集フィルタであり、酸化触媒１８およびフィルタ１９を備えている。酸化触媒１８は、排気経路５内でフィルタ１９の上流側に配置されている。排気ガスが排気経路５に沿って排出されるとき、排気ガスは酸化触媒１８を通過した後、フィルタ１９を通過する。排気ガス中に含まれるＰＭ（粒子状物質）は、フィルタ１９に捕捉される。
【００１７】
ＥＣＵ（制御装置）５０は、エンジン１の運転に関係する各種装置を制御するように構成されている。
【００１８】
回転速度入力装置１４は、目標回転速度を指定するための操作機器である。第１実施形態では、回転速度入力装置１４は、エンジン１の運転状態を変更するアクセルレバー群を示している。
【００１９】
警告装置１５は、オペレータへの各種の警告を実行する。第１実施形態では、警告装置１５は、複数の異なる警告を表示できる多数のランプ群から構成されている。
【００２０】
図１において、エンジン１は、外気温度センサ３１、吸気温度センサ３２、排気温度センサ３３、触媒入口温度センサ３４、フィルタ入口温度センサ３５、およびＥＧＲ温度センサ３６を備えている。外気温度センサ３１は、圧縮機１０ｂおよび出口８ｂの上流側で、吸気経路２内の吸気ガスの温度（外気温度）を検出する。吸気温度センサ３２は、圧縮機１０ｂおよびＥＧＲ管８の出口８ｂの下流側で、吸気経路２内の吸気ガスの温度（吸気温度）を検出する。排気温度センサ３３は、排気スロットル弁６、排気タービン１０ａ、およびＥＧＲ管８の入口８ａの上流側で、排気経路５内の排気ガスの温度（排気温度）を検出する。触媒入口温度センサ３４は、排気スロットル弁６および排気タービン１０ａの下流側かつ酸化触媒１８の上流側で、排気経路５内の排気ガスの温度（触媒入口温度）を検出する。フィルタ入口温度センサ３５は、酸化触媒１８の下流側かつフィルタ１９の上流側で、排気経路５内の排気ガスの温度（フィルタ入口温度）を検出する。ＥＧＲ温度センサ３６は、ＥＧＲクーラー２４およびＥＧＲスロットル弁９の下流側で、ＥＧＲ管８内の排気ガスの温度（ＥＧＲ温度）を検出する。
【００２１】
図１において、エンジン１は、排気差圧センサ４０、大気圧センサ４１、吸気圧力センサ４２、および排気圧力センサ４３を備えている。排気差圧センサ４０は、フィルタ入口圧力センサ４０ａ、およびフィルタ出口圧力センサ４０ｂを備えている。フィルタ入口圧力センサ４０ａは、酸化触媒１８の下流側かつフィルタ１９の上流側で、排気経路５内の圧力を検出する。フィルタ出口圧力センサ４０ｂは、フィルタ１９の下流側で、排気経路５内の圧力を検出する。排気差圧センサ４０は、フィルタ入口圧力センサ４０ａおよびフィルタ出口圧力センサ４０ｂによる検出情報に基づいて、フィルタ１９の両側間の差圧（排気差圧）を検出する。大気圧センサ４１は、エンジン１の外部における圧力（大気圧）を検出する。吸気圧力センサ４２は、圧縮機１０ｂおよびＥＧＲ管８の出口８ｂの下流側で、吸気経路２内の吸気ガスの圧力（吸気圧力）を検出する。排気圧力センサ４３は、排気スロットル弁６、排気タービン１０ａ、およびＥＧＲ管８の入口８ａの上流側で、排気経路５内の排気ガスの圧力（排気圧力）を検出する。
【００２２】
図１において、エンジン１は、回転速度センサ５１を備えている。回転速度センサ５１は、クランク軸１１の回転速度を検出する。
【００２３】
図２は、第１実施形態に係るエンジン１の冷却水回路２０の構成を示す図である。冷却水回路２０は、水経路２１、水ポンプ２２、水ジャケット２３、ＥＧＲクーラー２４、およびラジエータ２５を備えている。水ポンプ２２は水経路２１に沿ってエンジン１の冷却水を流す。水ジャケット２３はシリンダブロック４内に形成されている。また、エンジン１は、水温センサ２６を備えている。水温センサ２６は、水ジャケット２３の下流側かつラジエータ２５の上流側で水経路２１を流れる冷却水の温度（冷却水温度）を検出する。
【００２４】
ＥＣＵ５０は、エンジンの運転条件に基づいて、空気質量流量、排気質量流量、および空気過剰率を算出できる。運転条件は、上述の温度センサ３１−３６によって検出される各種の温度、圧力センサ４０−４３によって検出される各種の圧力、およびＥＣＵ５０で作成される噴射量によって特定される。ＥＧＲが実行されていない場合（ＥＧＲスロットル弁９が閉じられている場合）、空気質量流量および空気過剰率は、より単純に特定される。この場合、空気質量流量は、大気圧、吸気圧力、および吸気温度に基づいて算出され、空気過剰率は、大気圧、吸気圧力、吸気温度、および噴射量に基づいて算出される。
【００２５】
図３、図４を参照して、スモークリミット機能による制限を受ける噴射量の制御を説明する。
【００２６】
図３は、第１実施形態に係る噴射量の作成フローを示すフロー図である。図３に示される処理Ｓ１０１−Ｓ５０１は、ＥＣＵ５０によって実行される処理を示している。
【００２７】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ５０は、現在回転速度、目標回転速度、および冷却水温度に基づいて、基本噴射量を作成する。現在回転速度は、回転速度センサ５１によって検出される現在の回転速度を示している。目標回転速度は、回転速度入力装置１４（アクセルレバー群）によって指定される回転速度を示している。冷却水温度は、水温センサ２６によって検出される冷却水の温度である。基本噴射量は、基本的には、目標回転速度に基づいて作成される。目標回転速度および冷却水温度は、基本噴射量を補正するために用いられている。ステップＳ１において、ＥＣＵ５０は、まず、目標回転速度と現在回転速度との偏差に基づいて、基本噴射量の初期値を作成する。更に、ＥＣＵ５０は、この初期値を冷却水温度に基づいて補正することによって、最終値としての基本噴射量を作成する。なお、冷却水温度に基づく補正は、エンジン１の冷態状態において噴射量を増加することであり、エンジン１の冷態状態における始動性を向上するために実行されている。
【００２８】
ステップＳ２０１において、ＥＣＵ５０は、現在回転速度、目標回転速度、および現在噴射量に基づいて、エンジン１の現在の運転状態が過渡状態または定常状態のどちらにあるかを判定する。過渡状態は、急激な加速または急激な負荷の投入が発生している運転状態であり、噴射量が増加している状態である。一方、定常状態は、過渡状態ではない運転状態を示しており、減速が行われている運転状態、および回転速度が一定に保たれる運転状態を含んでいる。定常状態では、噴射量は一定に保たれるか、減少している。なお、回転速度が一定に保たれることは、回転速度の変動幅が所定幅内に保たれていることを意味している。噴射量が一定に保たれることは、噴射量の変動幅が所定幅内に保たれていることを意味している。なお、過渡状態／定常状態を判定する方法は、図９を用いて、後述される。
【００２９】
ステップＳ２０１において、ＥＣＵ５０が、現在の運転状態が過渡状態であると判定すると、処理がステップＳ３０１に進む。ステップＳ２０１において、ＥＣＵ５０が、現在の運転状態が定常状態であると判定すると、処理がステップＳ４０１に進む。
【００３０】
ステップＳ３０１において、ＥＣＵ５０は、過渡スモークリミット噴射量を作成する。過渡スモークリミット噴射量は、次のように作成される。
【００３１】
図４は、大気圧が標準大気圧であるときに過渡状態におけるスモークの排出を抑制できるように設定されている、過渡スモークリミットマップを示す図である。過渡スモークリミットマップは、２次元配列表であって、回転速度Ｒｉ、噴射量Ｑｊ、および過渡空気過剰率λｍの相関関係を示している。添字ｉ、ｊ、ｍは、自然数であり、大きさの異なる回転速度Ｒｉ、噴射量Ｑｊ、および過渡空気過剰率λｍを区別するために設けられている。噴射量Ｑｊおよび回転速度Ｒｉがそれぞれ、行および列として指定されており、行および列が交差している各要素に、過渡空気過剰率λｍが設定されている。各要素における過渡空気過剰率λｍは、過渡状態において、特定の噴射量Ｑｊおよび特定の回転速度Ｒｉにおいてスモークの排出を抑制できる最小の空気過剰率である。図４において、噴射量Ｑｊの添字ｊが大きくなるほど、噴射量の大きさが大きくなっている。つまり、噴射量Ｑ０が最も小さく、噴射量Ｑ８が最も大きい。同様に、回転速度Ｒｉの添字ｉが大きくなるほど、回転速度の大きさが大きくなっており、過渡空気過剰率λｍの添字ｍが大きくなるほど、過渡空気過剰率の大きさが大きくなっている。回転速度Ｒ０が最も小さく、回転速度Ｒ７が最も大きい。過渡空気過剰率λ１が最も小さく、過渡空気過剰率λ６が最も大きい。ただし、過渡空気過剰率λ１は１よりも大きな値である。
【００３２】
過渡スモークリミットマップに基づいて、現在回転速度および現在噴射量に対応する過渡空気過剰率が特定される。ＥＣＵ５０は、過渡空気過剰率と空気質量流量とに基づいて、過渡スモークリミット噴射量を算出する。
【００３３】
ステップＳ４０１は、運転状態が定常状態である場合はステップＳ２０１の次に実行され、運転状態が過渡状態である場合はステップＳ３０１の次に実行される。ステップＳ４０１では、ＥＣＵ５０は、基本噴射量と過渡スモークリミット噴射量との最小値を選択する。なお、運転状態が定常状態である場合、過渡スモークリミット噴射量が、処理の便宜上、所定噴射量に設定されている。所定噴射量は、最終噴射量が制限されないように、エンジン１において可能な基本噴射量の最大値よりも大きな値に設定されている。つまり、運転状態が定常状態である場合、ステップ４０１において、ＥＣＵ５０は、必ず基本噴射量の方が過渡スモークリミット噴射量よりも小さいと判定する。
【００３４】
ステップＳ５０１は、ステップＳ４０１の次に実行される。ステップＳ５０１において、ＥＣＵ５０は、ステップＳ４０１で選択された噴射量を最終噴射量に設定する。このようにして、最終噴射量が、過渡スモークリミット噴射量を超えないように設定される。
【００３５】
次に、第２実施形態に係るエンジン１を説明する。第２実施形態では、噴射量の制御に係る構成が、第１実施形態から変更されている。第１実施形態と第２実施形態との間で、エンジン１の構成自体は変更されていない。
【００３６】
図５は、第２実施形態に係る噴射量の作成フローを示すフロー図である。図５に示される処理Ｓ１０１、Ｓ２０１、Ｓ３０１、Ｓ３１２、Ｓ４０２、Ｓ５０１は、ＥＣＵ５０によって実行される処理を示している。同一の処理には同じ符号が付与されており、その説明も省略されている。
【００３７】
ステップＳ２０１において、ＥＣＵ５０が、現在の運転状態が過渡状態であると判定すると、処理がステップＳ３０１に進む。一方、ＥＣＵ５０が、現在の運転状態が定常状態であると判定すると、処理がステップＳ３１２に進む。
【００３８】
ステップＳ３１２において、ＥＣＵ５０は、定常スモークリミット噴射量を作成する。定常スモークリミット噴射量は、次のように作成される。
【００３９】
図６は、大気圧が標準大気圧であるときに定常状態におけるスモークの排出を抑制できるように設定されている、定常スモークリミットマップを示す図である。定常スモークリミットマップも、過渡スモークリミットマップと同様に、２次元配列表であって、回転速度Ｒｉ、噴射量Ｑｊ、および定常空気過剰率λｎの相関関係を示している。添字ｎは、自然数であり、大きさの異なる定常空気過剰率λｎを区別するために設けられている。噴射量Ｑｊおよび回転速度Ｒｉがそれぞれ、行および列として指定されており、行および列が交差している各要素に、定常空気過剰率λｎが設定されている。各要素における定常空気過剰率λｎは、定常状態において、特定の噴射量Ｑｊおよび特定の回転速度Ｒｉにおいてスモークの排出を抑制できる最小の空気過剰率である。各要素における定常空気過剰率λｎは、図４の過渡空気過剰率λｍよりも小さくまたは過渡空気過剰率λｍに等しくなっている。図６において、噴射量Ｑｊの添字ｊが大きくなるほど、噴射量の大きさが大きくなっている。同様に、回転速度Ｒｉの添字ｉが大きくなるほど、回転速度の大きさが大きくなっており、定常空気過剰率λｎの添字ｎが大きくなるほど、定常空気過剰率の大きさが大きくなっている。
【００４０】
定常スモークリミットマップに基づいて、現在回転速度および現在噴射量に対応する定常空気過剰率が特定される。ＥＣＵ５０は、定常空気過剰率と空気質量流量とに基づいて、定常スモークリミット噴射量を算出する。
【００４１】
ステップＳ４０２は、運転状態が過渡状態である場合はステップＳ３０１の次に実行され、運転状態が定常状態である場合はステップＳ３１２の次に実行される。ステップＳ４０１では、ＥＣＵ５０は、基本噴射量と、過渡スモークリミット噴射量または定常スモークリミット噴射量と、の最小値を選択する。運転状態が過渡状態である場合、ＥＣＵ５０は、基本噴射量と過渡スモークリミット噴射量とを比較する。運転状態が定常状態である場合、ＥＣＵ５０は、基本噴射量と定常スモークリミット噴射量とを比較する。
【００４２】
次に、第３実施形態に係るエンジン１を説明する。第３実施形態では、噴射量の制御に係る構成が、第１実施形態から変更されている。第１実施形態と第３実施形態との間で、エンジン１の構成自体は変更されていない。
【００４３】
図７は、第３実施形態に係る噴射量の作成フローを示すフロー図である。図５に示される処理Ｓ１０１、Ｓ３０３、Ｓ４０３、Ｓ５０１は、ＥＣＵ５０によって実行される処理を示している。同一の処理には同じ符号が付与されており、その説明も省略されている。
【００４４】
ステップＳ３０３において、ＥＣＵ５０は、スモークリミット噴射量を作成する。スモークリミット噴射量は、次のように作成される。
【００４５】
図８は、スモークリミット噴射量の作成ロジックを示すロジック図である。この作成ロジックは、３つのスモークリミットマップと、２つの大気圧補完カーブとを利用する。３つのスモークリミットマップは、平地マップＭ０、第１高地マップＭ１、および第２高地マップＭ２からなっている。２つの大気圧補完カーブは、第１大気圧補完カーブＣ１および第２大気圧補完カーブＣ２からなっている。
【００４６】
平地マップＭ０、第１高地マップＭ１、および第２高地マップＭ２は、上述した過渡スモークリミットマップ（図４）および定常スモークリミットマップ（６）と同様に、過渡状態におけるスモークの排出を抑制できるように設定されているマップであり、回転速度、噴射量、および過渡空気過剰率の相関関係を示している。平地マップＭ０は、大気圧が標準大気圧であるときに対応しており、第１高地マップＭ１は大気圧が第１大気圧であるときに対応しており、第２高地マップＭ２は大気圧が第２大気圧であるときに対応している。ここで、第１大気圧および第２大気圧はそれぞれ、第１高度および第２高度における大気圧を示している。第２高度は第１高度よりも高く、第１高度は平地（海抜０ｍ）よりも高い。このため、第２大気圧は第１大気圧よりも低く、第１大気圧は標準大気圧よりも低い。
【００４７】
平地マップＭ０、第１高地マップＭ１、および第２高地マップＭ２は、それぞれ、異なる３つの異なる高さに対応しているため、中間の高さにおいて精度が低下する。このため、第１大気圧補完カーブＣ１および第２大気圧補完カーブＣ２が、平地マップＭ０、第１高地マップＭ１、および第２高地マップＭ２で設定されている過渡空気過剰率を、大気圧に応じて補正するために設けられている。第１大気圧補完カーブＣ１および第２大気圧補完カーブＣ２は、それぞれ、大気圧および過渡空気過剰率の相関関係を示している。
【００４８】
検出される大気圧が平地から第１高度の間の大気圧であるとき、ＥＣＵ５０は、平地マップＭ０で得られる過渡空気過剰率を第１大気圧補完カーブＣ１で補正し、補正された過渡空気過剰率に基づいてスモークリミット噴射量を算出する。検出される大気圧が平地から第１高度の間の大気圧であるとき、ＥＣＵ５０は、第１高地マップＭ１で得られる過渡空気過剰率を第１大気圧補完カーブＣ１および第２大気圧補完カーブＣ２で補正し、補正された過渡空気過剰率に基づいてスモークリミット噴射量を算出する。ここで、検出される大気圧に応じて、第１大気圧補完カーブＣ１および第２大気圧補完カーブＣ２による補正の重みが変更される。つまり、大気圧が高いほど（第１大気圧に近いほど）、第１大気圧補完カーブＣ１による補正の寄与が大きく、大気圧が低いほど（第２大気圧に近いほど）、第２大気圧補完カーブＣ２による補正の寄与が大きくなる。検出される大気圧が第２高度より低い大気圧であるとき、ＥＣＵ５０は、第２高地マップＭ２で得られる過渡空気過剰率を第２大気圧補完カーブＣ２で補正し、補正された過渡空気過剰率に基づいてスモークリミット噴射量を算出する。
【００４９】
ステップＳ４０３は、ステップＳ３０３の次に実行される。ステップＳ４０３では、ＥＣＵ５０は、基本噴射量とスモークリミット噴射量との最小値を選択する。
【００５０】
図９を参照して、過渡状態／定常状態を判定する方法を説明する。図９は、過渡状態／定常状態を判定するフローを示すフロー図である。図９に示される処理Ｓ１−Ｓ５は、ＥＣＵ５０によって実行される処理を示している。
【００５１】
ステップＳ１（負荷投入判定）は、外的要因によってエンジン１に新たな負荷の投入が発生しているか否かを判定するために、設けられている。外的要因は、例えば、エンジン１がバックホーまたはトラクターのような作業車両に搭載されている場合、走行装置の駆動により発生する負荷、または作業装置の駆動により発生する負荷を指している。ステップＳ１において、ＥＣＵ５０は、現在回転速度の偏差が第１閾値以上であるか否かを判定する。現在回転速度の偏差は、単位時間当たりの現在回転速度の変位量を指している。例えば、駆動機構１００に負荷が掛かると、現在回転速度が低下する。ここで、第１閾値は、負荷の投入による現在回転速度の低下と、定常状態における回転速度の振動とを区別するために、一定幅に設定されている。ＥＣＵ５０は、現在回転速度の偏差が第１閾値以上である場合、負荷の投入が発生していると判断する。
【００５２】
ステップＳ１において、現在回転速度の偏差が第１閾値以上である場合、処理がステップＳ２に進む。ステップＳ１において、現在回転速度の偏差が第１閾値未満である場合、処理がステップＳ３に進む。
【００５３】
ステップＳ２では、ＥＣＵ５０は、運転状態が過渡状態であると判定する。
【００５４】
ステップＳ３（加速時負荷投入判定）は、加速時に、加速制御（内的要因）とは異なる外的要因によってエンジン１に新たな負荷投入が発生しているか否かを判定するために、設けられている。ステップＳ３において、ＥＣＵ５０は、現在噴射量の偏差が第２閾値以上であるか否かを判定する。現在噴射量の偏差は、単位時間当たりの現在噴射量の変位量を指している。ＥＣＵ５０は、常に、エンジン１の回転速度が目標回転速度に保たれるように、噴射量を制御している。また、加速時には、目標回転速度自体が増大するように設定される。このため、ＥＣＵ５０は、加速のため、および負荷の投入による回転速度の低下を打ち消すために、噴射量を増大させる。この結果、負荷投入が発生している場合、現在噴射量の偏差は、単なる加速制御によって予測される噴射量偏差よりも大きな値となる。ここで、第２閾値は、加速制御によって予測される噴射量偏差よりも一定量だけ大きな所定値に設定されている。このため、ＥＣＵ５０は、現在噴射量の偏差が第２閾値以上である場合、加速制御による負荷以外に、負荷の投入が発生していると判断する。
【００５５】
ステップＳ３において、噴射量偏差が第２閾値以上である場合、処理がステップＳ２に進む。ステップＳ３において、噴射量偏差が第２閾値未満である場合、処理がステップＳ４に進む。
【００５６】
ステップＳ４（加速判定）は、加速制御（内的要因）による新たな負荷の投入が発生しているか否かを判定する。ステップＳ４において、ＥＣＵ５０は、目標回転速度と現在回転速度との偏差（以下、第３偏差）が第３閾値以上であるか否かを判定する。ＥＣＵ５０が加速制御により噴射量を増大させると、目標回転速度と現在回転速度との間に乖離が発生する。ここで、第３閾値は、加速制御による変動と、定常状態における回転速度の振動とを区別するために、所定値に設定されている。このため、ＥＣＵ５０は、第３偏差が第３閾値以上である場合、加速制御による負荷が発生していると判断する。
【００５７】
ステップＳ４において、第３偏差が第３閾値以上である場合、処理がステップＳ２に進む。ステップＳ４において、第３偏差が第３閾値未満である場合、処理がステップＳ５に進む。
【００５８】
ステップＳ５では、ＥＣＵ５０は、運転状態が定常状態であると判定する。
【００５９】
本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、次の構成により、次の効果を有している。
【００６０】
（１）第１実施形態に係る制御装置は、スモークリミット機能により噴射量を制限するエンジン１の制御装置（ＥＣＵ５０）である。前記制御装置は、エンジン１の運転状態が過渡状態であると判定されたときに、前記スモークリミット機能を有効とし、前記運転状態が定常状態であると判定されたときに、前記スモークリミット機能を無効とするように、構成されている。前記スモークリミット機能は、前記過渡状態におけるスモーク排出を抑制できるように標準大気圧下で設定された空気過剰率よりも、実際の空気過剰率が大きくなるように、前記噴射量を制限する機能である。
【００６１】
過渡状態では、標準大気圧（低地）に対応する過剰率に基づく過渡スモークリミット噴射量を超えないように、最終噴射量が設定される。定常状態では、過渡空気過剰率に制限されることなく、最終噴射量が設定される。定常状態は、定常状態および減速が行われている状態であって、噴射量が増加しない運転状態である。
【００６２】
標準大気圧（低地）下の過渡状態では、最終噴射量が過渡スモークリミット噴射量を超えないように制限されているので、スモークの排出が抑制され、かつ回転速度を上昇させるために最終噴射量が不足しない。
【００６３】
定常状態では、最終噴射量が制限されていないので、回転速度を維持するために最終噴射量が不足しない。また、定常状態では、噴射量が急激に増加しないので、過渡空気過剰率に基づくスモークリミットを実行しなくても、スモークの排出が抑制される。
【００６４】
このため、第１実施形態に係る制御装置は、大気圧が変動しても、スモークの排出を抑制しながら、過剰な制限によって最終噴射量が不足することを防止できる。
【００６５】
（２）第２実施形態に係る制御装置は、スモークリミット機能により噴射量を制限するエンジン１の制御装置（ＥＣＵ５０）である。前記制御装置は、エンジン１の運転状態が過渡状態であると判定されたときに、過渡スモークリミット機能を有効とし、前記運転状態が定常状態であると判定されたときに、定常スモークリミットを有効とするように、構成されている。前記過渡スモークリミット機能は、前記過渡状態におけるスモーク排出を抑制できるように標準大気圧下で設定された空気過剰率よりも、実際の空気過剰率が大きくなるように、前記噴射量を制限する機能である。前記定常スモークリミット機能は、前記定常状態におけるスモーク排出を抑制できるように標準大気圧下で設定された空気過剰率よりも、実際の空気過剰率が大きくなるように、前記噴射量を制限する機能である。
【００６６】
過渡状態では、標準大気圧（低地）に対応する過渡空気過剰率に基づく過渡スモークリミット噴射量を超えないように、最終噴射量が設定される。定常状態では、定常空気過剰率に対応する定常スモークリミット噴射量を超えないように、最終噴射量が設定される。定常空気過剰率は、所定大気圧（高地）に対応する空気過剰率に相当する。定常状態は、定常状態および減速が行われている状態であって、噴射量が増加しない運転状態である。
【００６７】
標準大気圧（低地）下の過渡状態では、最終噴射量が過渡スモークリミット噴射量を超えないように制限されているので、スモークの排出が抑制され、かつ回転速度を上昇させるために最終噴射量が不足しない。
【００６８】
定常状態では、噴射量が急激に増加しないので、過渡空気過剰率に基づくスモークリミットを実行しなくても、スモークの排出が抑制される。ここで、定常状態では、最終噴射量が定常スモークリミット噴射量を超えないように制限されている。定常スモークリミット機能は、過渡スモークリミット機能よりも、緩やかに噴射量を制限するように構成されている（図４、図６）。このため、標準大気圧よりも低い所定大気圧（高地）下で定常状態にあるときも、噴射量が過剰に制限されないので、噴射量が不足することはない。
【００６９】
このため、第２実施形態に係る制御装置は、大気圧が変動しても、スモークの排出を抑制しながら、過剰な制限によって最終噴射量が不足することを防止できる。
【００７０】
（３）第３実施形態に係る制御装置は、スモークリミット機能により噴射量を制限するエンジン１の制御装置（ＥＣＵ５０）である。前記スモークリミット機能は、前記過渡状態におけるスモーク排出を抑制できるように現在の空気圧に応じて設定される空気過剰率よりも、実際の空気過剰率が大きくなるように、前記噴射量を制限する機能である。
【００７１】
大気圧に対応する過渡空気過剰率に基づくスモークリミット噴射量を超えないように、最終噴射量が設定される。このため、過渡状態におけるスモークの排出が抑制されている。さらに、大気圧の変動により、回転速度を上昇させるためにまたは回転速度を維持するために、最終噴射量が不足しない。
【００７２】
このため、第３実施形態に係る制御装置は、大気圧が変動しても、スモークの排出を抑制しながら、過剰な制限によって最終噴射量が不足することを防止できる。
【符号の説明】
【００７３】
１  エンジン
５０  ＥＣＵ（制御装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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