(57)【要約】      （修正有）【課題】排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕捉するフィルタとフィルタの上流側で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する酸化触媒を備えるエンジンにおいて、酸化触媒に異常が発生した可能性があることを検出する。【解決手段】エンジン１は、緊急再生の実行中において所定の第１異常監視時間の間、前記出口温度センサ３５、入口温度センサ３４、及び排気温度センサ３３の全ての信号値が正常範囲内にあり且つ出口温度Ｔ５が活性化温度よりも低い場合に、フィルタ１９の再生における異常の発生を運転者に知らせる異常発生警告を警告装置１５に実行させる第１異常警告指令部を備えている。【選択図】図１
2013122182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕捉するフィルタと、前記フィルタの上流側で前記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する酸化触媒とを、燃焼室から前記排気ガスを排出する排気経路内に備える、エンジンであって、
前記燃焼室内に燃料を供給する第１燃料噴射装置と、
前記燃焼室に吸気ガスを供給する吸気経路の開度を決定する吸気弁と、
エンジン回転数の目標回転数を指定するための回転数入力装置と、
前記排気ガスの燃焼によって前記フィルタの温度を上昇させるために、前記フィルタの上流側で前記排気経路内に燃料を供給する第２燃料噴射装置と、
前記酸化触媒の出口における前記排気ガスの温度である出口温度を検出する出口温度センサと、
前記酸化触媒の入口における前記排気ガスの温度である入口温度を検出する入口温度センサと、
運転者への警告を実行する警告装置と、
前記フィルタにおける前記粒子状物質の堆積量を推定する推定機構と、
補助再生において、前記目標回転数を変更せず、且つ空気過剰率を小さくするように前記吸気弁を制御する、補助再生制御部と、
リセット再生において、前記目標回転数を変更せず、前記空気過剰率を小さくするように前記吸気弁を制御し、且つ前記第２燃料噴射装置を作動させる、リセット再生制御部と、
緊急再生において、前記目標回転数を所定の高回転数に変更し、前記空気過剰率を小さくするように前記吸気弁を制御し、且つ前記第２燃料噴射装置を作動させる、緊急再生制御部と、
前記堆積量が所定の第１上限量を超えたときに、前記補助再生を前記補助再生制御部に実行させる補助再生指令部と、
前記補助再生よりも優先して、所定の連続運転時間毎に前記リセット再生を前記リセット再生制御部に実行させる、又は前記補助再生の実行時間が所定の補助再生時間を越えており且つ前記堆積量が前記第１上限量よりも低下していない場合に、前記リセット再生を前記リセット再生制御部に実行させるリセット再生指令部と、
前記緊急再生制御部に前記緊急再生を実行させるための緊急再生指令を入力する緊急再生指令入力装置と、
前記堆積量が前記第１上限量よりも大きな第２上限量を超えたときに、前記緊急再生を実行する必要性を運転者に知らせる緊急再生警告を前記警告装置に実行させる緊急再生警告指令部と、
前記緊急再生の実行中において所定の第１異常監視時間の間、前記出口温度センサ及び前記入口温度センサの全ての信号値が正常範囲内にあり且つ前記出口温度が前記酸化触媒の活性化温度よりも低い場合に、前記フィルタの再生における異常の発生を運転者に知らせる第１異常発生警告を前記警告装置に実行させる第１異常警告指令部と、
を備えているエンジン。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンであって、
排気ガスによって駆動される排気タービンと、吸気ガスを圧縮する圧縮機とを有する過給機と、
前記排気タービンの上流側における前記排気ガスの温度である排気温度を検出する排気温度センサとを、更に備えており、
前記入口温度は、前記排気タービンの下流側且つ前記酸化触媒の入口における前記排気ガスの温度であり、
前記緊急再生の実行中において所定の第１異常監視時間の間、前記出口温度センサ、前記入口温度センサ、及び前記排気温度センサの全ての信号値が正常範囲内にあり且つ前記出口温度が前記活性化温度よりも低い場合に、前記第１異常警告指令部は、前記フィルタの再生における異常の発生を運転者に知らせる異常発生警告を前記警告装置に実行させる、エンジン。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のエンジンであって、
前記排気経路を前記吸気経路に接続するＥＧＲ管と、
前記ＥＧＲ管の開度を決定するＥＧＲ弁とを、更に備えており、
前記補助再生、前記リセット再生、及び前記緊急再生において、前記ＥＧＲ弁は閉鎖されている、エンジン。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のエンジンであって、
前記リセット再生又は前記緊急再生の実行中において所定の第２異常監視時間の間、前記出口温度センサの信号値が正常範囲内にあり且つ前記出口温度が前記フィルタの耐熱温度よりも高い場合に、前記フィルタにおける異常高温の発生を運転者に知らせる第２異常発生警告を前記警告装置に実行させる第２異常警告指令部を備えている、エンジン。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のエンジンであって、
前記入口温度センサの信号値が正常範囲内にあり且つ前記入口温度が所定の許容温度よりも高い場合に、前記入口温度における異常高温の発生を運転者に知らせる第３異常発生警告を前記警告装置に実行させる第３異常警告指令部を備えており、
前記入口温度が前記許容温度以上であるときに、前記出口温度が前記フィルタの耐熱温度を越えると推定されている、エンジン。
【請求項６】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のエンジンであって、
前記フィルタの入口と出口との間の差圧を検出する差圧検出センサと、
所定の差圧監視時間の間、前記差圧センサの信号値が正常範囲内にあり且つ前記差圧が連続的に所定差圧を越えている場合、前記差圧における異常の発生を運転者に知らせる第４異常発生警告を前記警告装置に実行させる第４異常警告指令部を備えている、エンジン。
【請求項７】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のエンジンであって、
大気圧を検出する大気圧センサと、
前記燃焼室の前記出口における前記排気ガスの圧力である排気圧力を検出する排気圧力センサと、
前記燃焼室の入口における前記吸気ガスの圧力である吸気圧力を検出する吸気圧力センサと、を備えており、
所定の圧力監視時間の間、前記エンジンが停止しており、前記大気圧センサ、前記排気圧力センサ、及び前記吸気圧力センサの信号値が全て正常範囲内にあり、前記吸気圧力と前記大気圧との第１差圧が所定の第１誤差差圧以上であり、且つ前記排気圧力と前記大気圧との第２差圧が所定の第２誤差差圧以上である場合に、前記大気圧センサにおける異常の発生を運転者に知らせる第５異常発生警告を前記警告装置に実行させる第５異常警告指令部を備えている、エンジン。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕捉するフィルタと、前記フィルタの上流側で前記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する酸化触媒とを、燃焼室から前記排気ガスを排出する排気経路内に備える、エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
排気ガス中に含まれる粒子状物質（以下、ＰＭ）を捕捉するフィルタを有するエンジンでは、運転時間が経過するに連れてＰＭがフィルタに堆積する。ＰＭがフィルタに過剰に堆積すると、始動不良やエンストが発生する場合がある。また、過大に堆積したＰＭを酸化反応によって除去する場合、フィルタ温度が異常上昇し、それによりフィルタが破損する場合もある。このため、ＰＭが過剰に堆積する前に、適時にＰＭをフィルタから除去する必要がある。酸化反応によってＰＭを除去することを、「再生」と呼ぶ。
【０００３】
再生は、排気ガスの温度を高めることによって実行される。高温状態では、未燃焼物であるＰＭが燃焼する。排気ガスの温度を高めるために、エンジン回転数の増大又は排気ガス中への燃料の混入が実行される。エンジン回転数が増大するとき、燃焼室での燃焼反応が活発になっているので、排気ガスの温度が増大する。また、排気ガス中に燃料を混入させることによって混入された燃料が燃焼して排気ガスの温度が上昇する。
【０００４】
排気ガス中に燃料を混入させるために、一般的にポスト噴射が実行されている。ポスト噴射は、燃焼行程終了後の燃料噴射を指している。ポスト噴射された燃料の全量が排気ガスと共に排出されることが望ましいが、一部の燃料は燃焼室内に留まる。この燃料は、ピストンの往復動に伴ってオイルパンに滴下し、エンジンオイルを希釈させる。この結果、エンジンオイルの寿命が縮まる場合がある。他方、燃焼室から排出された燃料の一部が未燃焼のまま排気ガスに残留し、排気ガスが青白煙となる場合もある。
【０００５】
従って、極力、ポスト噴射を抑制しながらフィルタを再生することが望ましい。特許文献１は、排気ガスの温度が３００℃程度の低温であるときに再生を可能とする技術を開示している。具体的には、排気ガス中の窒素酸化物を高活性な二酸化窒素に変化させるために、フィルタの上流側に酸化触媒が配置されている。高活性な二酸化窒素は、ＰＭを強力に酸化するので、３００℃程度の低温の環境下でフィルタが再生される。特許文献１によれば、再生のために、ポスト噴射を用いて排気ガスの温度を約６００℃程度の高温に高める必要が無く、排気ガスの温度が３００℃程度を越えていればよい。このため、作業負荷の掛かるエンジンでは、通常の使用状態で排気ガスの温度が３００℃程度に達するためポスト噴射を行うことなくフィルタの再生が可能となる。また、再生に必要な温度が３００℃程度であるため、作業負荷の軽い領域でも、例えば吸気を絞って外気流入を抑えることによって、排気ガスの温度を酸化触媒の活性温度まで排気ガスを昇温できる。このため、フィルタの再生が可能となる。
【０００６】
特許文献２も、酸化触媒を用いてフィルタの再生を行う技術を開示している。特許文献２に開示されるエンジンは、酸化触媒の出口に配置される温度センサ（００２０段落）と、その検出温度に基づいて酸化触媒の活性状態を検出する手段（００３０段落）とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許３０１２２４９号公報
【特許文献２】特開２００４−２９３３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、特許文献２は、酸化触媒における温度の異常等を検出する手段を開示していない。
【０００９】
そこで、本発明は、酸化触媒に異常が発生した可能性があることを検出できる、エンジンを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るエンジンは、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕捉するフィルタと、前記フィルタの上流側で前記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する酸化触媒とを、燃焼室から前記排気ガスを排出する排気経路内に備える、エンジンであって、前記燃焼室内に燃料を供給する第１燃料噴射装置と、前記燃焼室に吸気ガスを供給する吸気経路の開度を決定する吸気弁と、エンジン回転数の目標回転数を指定するための回転数入力装置と、前記排気ガスの燃焼によって前記フィルタの温度を上昇させるために、前記フィルタの上流側で前記排気経路内に燃料を供給する第２燃料噴射装置と、前記酸化触媒の出口における前記排気ガスの温度である出口温度を検出する出口温度センサと、前記酸化触媒の入口における前記排気ガスの温度である入口温度を検出する入口温度センサと、運転者への警告を実行する警告装置と、前記フィルタにおける前記粒子状物質の堆積量を推定する推定機構と、補助再生において、前記目標回転数を変更せず、且つ空気過剰率を小さくするように前記吸気弁を制御する、補助再生制御部と、リセット再生において、前記目標回転数を変更せず、前記空気過剰率を小さくするように前記吸気弁を制御し、且つ前記第２燃料噴射装置を作動させる、リセット再生制御部と、緊急再生において、前記目標回転数を所定の高回転数に変更し、前記空気過剰率を小さくするように前記吸気弁を制御し、且つ前記第２燃料噴射装置を作動させる、緊急再生制御部と、前記堆積量が所定の第１上限量を超えたときに、前記補助再生を前記補助再生制御部に実行させる補助再生指令部と、前記補助再生よりも優先して、所定の連続運転時間毎に前記リセット再生を前記リセット再生制御部に実行させる、又は前記補助再生の実行時間が所定の補助再生時間を越えており且つ前記堆積量が前記第１上限量よりも低下していない場合に、前記リセット再生を前記リセット再生制御部に実行させるリセット再生指令部と、前記緊急再生制御部に前記緊急再生を実行させるための緊急再生指令を入力する緊急再生指令入力装置と、前記堆積量が前記第１上限量よりも大きな第２上限量を超えたときに、前記緊急再生を実行する必要性を運転者に知らせる緊急再生警告を前記警告装置に実行させる緊急再生警告指令部と、前記緊急再生の実行中において所定の第１異常監視時間の間、前記出口温度センサ及び前記入口温度センサの全ての信号値が正常範囲内にあり且つ前記出口温度が前記酸化触媒の活性化温度よりも低い場合に、前記フィルタの再生における異常の発生を運転者に知らせる第１異常発生警告を前記警告装置に実行させる第１異常警告指令部と、を備えている。
【００１１】
好ましくは、前記エンジンは、排気ガスによって駆動される排気タービンと、吸気ガスを圧縮する圧縮機とを有する過給機と、前記排気タービンの上流側における前記排気ガスの温度である排気温度を検出する排気温度センサとを、更に備えており、前記入口温度は、前記排気タービンの下流側且つ前記酸化触媒の入口における前記排気ガスの温度であり、前記緊急再生の実行中において所定の第１異常監視時間の間、前記出口温度センサ、前記入口温度センサ、及び前記排気温度センサの全ての信号値が正常範囲内にあり且つ前記出口温度が前記活性化温度よりも低い場合に、前記第１異常警告指令部は、前記フィルタの再生における異常の発生を運転者に知らせる異常発生警告を前記警告装置に実行させる。
【００１２】
好ましくは、前記エンジンは、前記排気経路を前記吸気経路に接続するＥＧＲ管と、前記ＥＧＲ管の開度を決定するＥＧＲ弁とを、更に備えており、前記補助再生、前記リセット再生、及び前記緊急再生において、前記ＥＧＲ弁は閉鎖されている。
【００１３】
好ましくは、前記エンジンは、前記リセット再生又は前記緊急再生の実行中において所定の第２異常監視時間の間、前記出口温度センサの信号値が正常範囲内にあり且つ前記出口温度が前記フィルタの耐熱温度よりも高い場合に、前記フィルタにおける異常高温の発生を運転者に知らせる第２異常発生警告を前記警告装置に実行させる第２異常警告指令部を備えている。
【００１４】
好ましくは、前記エンジンは、前記入口温度センサの信号値が正常範囲内にあり且つ前記入口温度が所定の許容温度よりも高い場合に、前記入口温度における異常高温の発生を運転者に知らせる第３異常発生警告を前記警告装置に実行させる第３異常警告指令部を備えており、前記入口温度が前記許容温度以上であるときに、前記出口温度が前記フィルタの耐熱温度を越えると推定されている。
【００１５】
好ましくは、前記エンジンは、前記フィルタの入口と出口との間の差圧を検出する差圧検出センサと、所定の差圧監視時間の間、前記差圧センサの信号値が正常範囲内にあり且つ前記差圧が連続的に所定差圧を越えている場合、前記差圧における異常の発生を運転者に知らせる第４異常発生警告を前記警告装置に実行させる第４異常警告指令部を備えている。
【００１６】
好ましくは、前記エンジンは、大気圧を検出する大気圧センサと、前記燃焼室の前記出口における前記排気ガスの圧力である排気圧力を検出する排気圧力センサと、前記燃焼室の入口における前記吸気ガスの圧力である吸気圧力を検出する吸気圧力センサと、を備えており、所定の圧力監視時間の間、前記エンジンが停止しており、前記大気圧センサ、前記排気圧力センサ、及び前記吸気圧力センサの信号値が全て正常範囲内にあり、前記吸気圧力と前記大気圧との第１差圧が所定の第１誤差差圧以上であり、且つ前記排気圧力と前記大気圧との第２差圧が所定の第２誤差差圧以上である場合に、前記大気圧センサにおける異常の発生を運転者に知らせる第５異常発生警告を前記警告装置に実行させる第５異常警告指令部を備えている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るエンジンは、フィルタの再生が確実に行われると推定される状況で、実際にはフィルタの再生が効果的に行われていないことを、運転者に知らせることができる。特に、異常の原因として酸化触媒の異常が疑われる。このため、エンジンは、酸化触媒に異常が発生した可能性があることを、運転者に知らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、エンジンの構成を示す図である。
【図２】図２は、再生方式の一覧表を示す図である。
【図３】図３は、自己再生領域、再生可能領域、及び再生不可能領域を示す図である。
【図４】図４は、再生状態の変化を示すフロー図である。
【図５】図５は、再生方式に関連する構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、エンジン回転数、燃料噴射量、及びＰＭ排出量の関係を示す図である。
【図７】図７は、再生速度、排気質量流量、及び出口温度の関係を示す図である。
【図８】図８は、差圧、排気質量流量、及びＰＭ堆積量の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（本実施形態に係るエンジンの構成）
図面を参照して、本実施形態に係るエンジン１を説明する。エンジン１は、好ましくは、バックホー又はトラクターのような作業車両に搭載される。
【００２０】
図１は、エンジン１の構成を示す図である。エンジン１は、吸気管２、吸気マニホールド３、シリンダブロック４、排気マニホールド５、排気管６、ＤＰＦユニット７、ＥＧＲ管８、吸気弁９、ＥＧＲ弁１０、過給機１１、クランク軸１２、燃料噴射装置１３、回転数入力装置１４、警告装置１５、緊急再生指令入力装置１６、及びＥＣＵ１７を備えている。
【００２１】
エンジン１は４つのシリンダーを有している。このため、シリンダブロック４は、４つの燃焼室１８を有している。
【００２２】
吸気管２及び吸気マニホールド３は、各燃焼室１８に吸気ガスを供給する吸気経路を構成している。エンジン１の駆動に対応して、外気が、吸気ガスとして吸気管２内に吸入される。吸気弁９は、ＥＧＲ管８の上流側において吸気管２の開度を決定する。
【００２３】
排気マニホールド５、排気管６、及びＤＰＦユニット７は、各燃焼室１８から排気ガスを排出する排気経路を構成している。
【００２４】
ＤＰＦユニット７は、フィルタ１９及び酸化触媒２０を備えている。フィルタ１９は、排気ガス中に含まれるＰＭを捕捉する。酸化触媒２０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する。酸化触媒２０は、排気経路内でフィルタ１９の上流側に配置されている。
【００２５】
ＥＧＲ管８は、排気マニホールド５に開口する入口８ａ及び吸気管２に開口する出口８ｂを有しており、排気マニホールド５を吸気管２に接続している。ＥＧＲ管８は、エンジン冷却水が通過する熱交換器２１を備えている。熱交換器２１は、ＥＧＲ管８を通過する排気ガスを冷却する。ＥＧＲ弁１０は、ＥＧＲ管８の開度を決定する。ＥＧＲ弁１０が開放されている場合、吸気管２を通過する外気に排気ガスが合流する。このため、出口８ｂの下流側において、吸気ガスは、外気及び排気ガスからなっている。
【００２６】
過給機１１は、排気管６内に配置される排気タービン１１ａと、吸気管２内に配置される圧縮機１１ｂとを備えている。排気ガスにより排気タービン１１ａが駆動され、圧縮機１１ｂは排気タービン１１ａにより駆動され、この結果、吸気ガスが圧縮される。
【００２７】
燃料噴射装置１３は、コモンレール方式を採用しており、各燃焼室１８に燃料を供給する。燃料噴射装置１３は、本実施形態では、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できる。このため、燃料噴射装置１３は、第１燃料噴射装置及び第２燃料噴射装置を兼用している。ここで、第１燃料噴射装置は、燃焼室１８内に燃料を供給する。第２燃料噴射装置は、排気ガスの燃焼によってフィルタ１９の温度を上昇させるためにフィルタ１９の上流側で排気経路内に燃料を供給する。
【００２８】
回転数入力装置１４は、エンジン回転数の目標回転数を指定するための操作機器である。本実施形態では、回転数入力装置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指している。
【００２９】
警告装置１５は、運転者への各種の警告を実行する。本実施形態では、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。
【００３０】
緊急再生指令入力装置１６は、緊急再生を実行させる指令を入力するための操作機器である。本実施形態では、緊急再生指令入力装置１６は、指令「有」の状態と、指令「無」の状態とを指定できる、押しボタンである。緊急再生の内容は、後述する。
【００３１】
ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）は、エンジン１の運転に関係する各種装置を制御する。
【００３２】
図１において、エンジン１は、環境温度センサ３１、吸気温度センサ３２、排気温度センサ３３、入口温度センサ３４、出口温度センサ３５、及びＥＧＲ温度センサ３６を備えている。
【００３３】
環境温度センサ３１は、環境温度Ｔ１を検出する。環境温度Ｔ１は、圧縮機１１ｂ及び出口８ｂの上流側において吸気経路（２、３）を流れる吸気ガスの温度である。環境温度Ｔ１は、外気の温度に略等しい。
【００３４】
吸気温度センサ３２は、吸気温度Ｔ２を検出する。吸気温度Ｔ２は、圧縮機１１ｂ及び出口８ｂの下流側において吸気経路（２、３）を流れる吸気ガスの温度である。
【００３５】
排気温度センサ３３は、排気温度Ｔ３を検出する。排気温度Ｔ３は、排気タービン１１ａの上流側において排気経路（５、６）を流れる排気ガスの温度である。
【００３６】
入口温度センサ３４は、入口温度Ｔ４を検出する。入口温度Ｔ４は、酸化触媒２０の入口における排気ガスの温度である。入口温度Ｔ４を検出する位置は、排気タービン１１ａの下流側且つ酸化触媒２０の上流側における排気経路（５、６）内の任意の位置である。
【００３７】
出口温度センサ３５は、出口温度Ｔ５を検出する。出口温度Ｔ５は、酸化触媒２０の出口における排気ガスの温度である。出口温度Ｔ５を検出する位置は、酸化触媒２０とフィルタ１９との間における排気経路（５、６）内の任意の位置である。
【００３８】
ＥＧＲ温度センサ３６は、ＥＧＲ温度Ｔ６を検出する。ＥＧＲ温度Ｔ６は、熱交換器２１の下流側においてＥＧＲ管８を流れる排気ガスの温度である。
【００３９】
図１において、エンジン１は、差圧センサ４０、大気圧センサ４１、吸気圧力センサ４２、及び排気圧力センサ４３を備えている。
【００４０】
差圧センサ４０は、フィルタ１９の入口及び出口における排気ガスの圧力を検出できる。このため、差圧センサ４０は、フィルタ１９の入口と出口との間の差圧ΔＰを検出できる。
【００４１】
大気圧センサ４１は、大気圧Ｐ１を検出する。大気圧Ｐ１を検出する位置は、吸気経路（２、３）の外部に設けられている。
【００４２】
吸気圧力センサ４２は、吸気圧力Ｐ２を検出する。吸気圧力Ｐ２は、圧縮機１１ｂ及び出口８ｂの下流側において吸気経路（２、３）を流れる吸気ガスの圧力である。
【００４３】
排気圧力センサ４３は、排気圧力Ｐ３を検出する。排気圧力Ｐ３は、入口８ａ及び排気タービン１１ａの上流側において排気経路（５、６）を流れる排気ガスの圧力である。
【００４４】
図１において、エンジン１は、回転数センサ２２を備えている。回転数センサ２２は、クランク軸１２の回転数（エンジン回転数）を検出する。
【００４５】
図１において、エンジン１は、酸素センサ２３を備えている。酸素センサ２３は、排気ガスに含まれる酸素濃度を検出する。酸素濃度を検出する位置は、酸化触媒２０の上流側における排気経路（５、６）内の任意の位置である。酸素濃度は、空気過剰率の検出に用いられる。
【００４６】
図２から図４を参照して、フィルタ１９の再生方式を説明する。
【００４７】
図２は、再生方式の一覧表を示す図である。エンジン１は、フィルタ１９の再生を、各種の再生方式にしたがって実行する。この再生方式は、自己再生、補助再生、リセット再生、及び緊急再生からなっている。
【００４８】
自己再生は、主として、二酸化窒素を利用してフィルタ１９を再生する。入口温度Ｔ４が酸化触媒２０の活性化温度を超えた場合に、酸化触媒２０によって、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る。高活性な二酸化窒素は、フィルタ１９に堆積したＰＭを酸化し、フィルタ１９からＰＭを除去する。つまり、高活性な二酸化窒素は、フィルタ１９を再生する。自己再生は、このように自動的に実行される再生を指している。本実施形態では、活性化温度は、約３００℃である。自己再生では、特別な制御は実行されない。このため、自己再生では、ＥＧＲ弁１０は開かれており、吸気弁９の開度は通常であり、ポスト噴射は使用されていない。
【００４９】
補助再生も、主として、二酸化窒素を利用してフィルタ１９を再生する。補助再生では、入口温度Ｔ４を高めるように制御が実行される。ＥＣＵ１７は、補助再生において、目標回転数を変更せず、且つ空気過剰率λを小さくするように吸気弁９を制御する。この制御は、燃焼に寄与しない空気量を減少させ、排気温度Ｔ３を上昇させて入口温度Ｔ４を活性化温度まで高める。また、補助再生では、排気温度Ｔ３を高めるために、ＥＧＲ弁１０は閉じられている。補助再生では、ポスト噴射は使用されていない。
【００５０】
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フィルタ１９を再生する。リセット再生では、入口温度Ｔ４及び出口温度Ｔ５を高めるように制御が実行される。ＥＣＵ１７は、リセット再生において、目標回転数を変更せず、空気過剰率λを小さくするように吸気弁９を制御し、且つ燃料噴射装置１３にポスト噴射を実行させる。まず、空気過剰率λが小さくなるため、補助再生と同様に、排気温度Ｔ３が上昇して入口温度Ｔ４が活性化温度（３００℃）まで高められる。更に、ポスト噴射された燃料の燃焼によって入口温度Ｔ４及び出口温度Ｔ５が更に高められる。出口温度Ｔ５がＰＭの燃焼温度を越えると、その高温のためフィルタ１９の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、フィルタ１９が再生される。このため、出口温度Ｔ５が所定の燃焼温度範囲（５５０℃〜７００℃）に入るように、出口温度Ｔ５が高められる。本実施形態では、ＰＭの燃焼温度は約５５０℃である。また、本実施形態では、フィルタ１９の耐熱温度が７００℃程度である。このため、本実施形態では、燃焼温度範囲は、５５０℃〜７００℃に設定されている。また、リセット再生では、排気温度Ｔ３を高めるために、ＥＧＲ弁１０は閉じられている。
【００５１】
図３は、自己再生領域、再生可能領域、及び再生不可能領域を示す図である。図３において、自己再生領域、再生可能領域、及び再生不可能領域が、エンジン回転数及び負荷（エンジントルク）によって特定されている。自己再生領域では、自己再生が発生する。再生可能領域では、補助再生又はリセット再生の実行により、フィルタ１９の再生が可能である。一方、再生不可能領域では、排気温度Ｔ３が低すぎるため入口温度Ｔ４が実際には活性化温度に到達せず、リセット再生が実行されてもフィルタ１９の再生が不可能である。第１境界線Ｌ１は、自己再生領域と再生可能領域との境界を示している。第２境界線Ｌ２は、再生可能領域と再生不可能領域との境界を示している。排気ガスの温度は、第１境界線Ｌ１及び第２境界線Ｌ２のそれぞれにおいて同一である。本実施形態では、第２境界線Ｌ２における入口温度Ｔ４は、活性化温度である３００℃である。再生不可能領域においてフィルタ１９を再生させるために、緊急再生が設けられている。エンジン回転数が下限回転数Ｒ０より大きいとき、再生不可能領域は存在しない。このため、緊急再生では、エンジン回転数を下限回転数Ｒ０よりも増大させる制御が実行される。
【００５２】
図２において、緊急再生は、二酸化窒素及び高温の排気ガスを利用してフィルタ１９を再生する。緊急再生では、排気温度Ｔ３を更に高めるように制御が実行される。ＥＣＵ１７は、緊急再生において、目標回転数を所定の高回転数に変更し、空気過剰率λを小さくするように吸気弁９を制御し、且つ燃料噴射装置１３にポスト噴射を実行させる。所定の高回転数は、図２の下限回転数Ｒ０以上の回転数に設定されている。つまり、入口温度Ｔ４が確実に活性化温度を超えるように、高回転数が設定されている。このため、緊急再生では、リセット再生よりも効果的に、二酸化窒素の作用及び高温の排気ガスにより、フィルタ１９が再生される。当然ながら、緊急再生でも、ＥＧＲ弁１０は閉じられている。
【００５３】
なお、目標回転数が高回転数以上の回転数に設定されている場合、リセット再生の方が緊急再生よりも効果的に、フィルタ１９を再生する。例えば、バックホーのような作業車両では、通常の作業を行う際に、運転者によって指定される目標回転数が下限回転数Ｒ０を越えてしまう。このような場合、リセット再生の方が緊急再生よりも有効であり、緊急再生は不要である。
【００５４】
図２において、ＰＭ過堆積警告は、各種の再生方式が有効に機能しない場合に相当する。ＰＭ過堆積警告は、フィルタ１９にＰＭの過堆積が発生していることを、運転者に知らせる。
【００５５】
図４は、再生状態の変化を示すフロー図である。図４において、再生状態は、自己再生の実行状態Ｓ１、補助再生の実行状態Ｓ２、リセット再生の実行状態Ｓ３、緊急再生の待機状態Ｓ４、緊急再生の実行状態Ｓ５、及び過堆積警告Ｓ６のいずれか１つを選択する。ここで、再生状態は、いずれか１つの再生方式がフィルタ１９に適用される状態にあることを示している。再生状態は、主として、排気ガスの温度によって決定される。
【００５６】
再生状態は、各種の条件が満たされることにより、ある状態から別の状態に変化する。これらの条件は、ＰＭ堆積量の大きさ及び各種の計測時間を含んでいる。このため、エンジン１は、ＰＭ堆積量を検出する手段及び各種の時間を計測する手段を備えている。これらの手段については後述する。
【００５７】
自己再生の実行状態Ｓ１において条件Ｃ１「ＰＭ堆積量≧８ｇ／Ｌ」が満たされる場合、再生状態は、補助再生の実行状態Ｓ２に変化する。補助再生の実行状態Ｓ２において条件Ｃ２「実行時間≧３０分」又は条件Ｃ３「ＰＭ堆積量＜６ｇ／Ｌ」が満たされる場合、再生状態は、自己再生の実行状態Ｓ２に変化する。
【００５８】
自己再生の実行状態Ｓ１において条件Ｃ４「経過時間≧１００時間」が満たされる場合、補助再生の実行状態Ｓ２において条件Ｃ５「経過時間≧１００時間」が満たされる場合、又は補助再生の実行状態Ｓ２において条件Ｃ６「ＰＭ堆積量８ｇ／Ｌ、且つ補助再生の実行時間≧１０分」が満たされる場合、再生状態は、リセット再生の実行状態Ｓ３に変化する。ここで、経過時間は、リセット再生が前回終了した時点から現時点までに経過した時間を指している。この経過時間の計測はリセット再生が開始されると終了し、経過時間の計数が０に変更される。また、リセット再生が終了すると、更に経過時間の計測が新たに開始される。
【００５９】
リセット再生の実行状態Ｓ３において、条件Ｃ７「リセット再生の有効時間≧２５分」、条件Ｃ８「リセット再生の実行時間≧３０分」、又は条件Ｃ９「ＰＭ堆積量＜６ｇ／Ｌ」が満たされる場合、再生状態は、自己再生の実行状態Ｓ１に変化する。ここで、リセット再生の実行時間は、再生状態がリセット再生の実行状態に保たれている時間を指している。一方、リセット再生の有効時間は、リセット再生の実行状態において、出口温度Ｔ５が燃焼温度範囲（５５０℃〜７００℃）にある時間を指している。つまり、リセット再生の有効時間は、リセット再生が実質的に実行されている時間を指している。
【００６０】
補助再生の実行状態Ｓ２において条件Ｃ１０「ＰＭ堆積量≧１０ｇ／Ｌ」が満たされる場合、リセット再生の実行状態Ｓ３において条件Ｃ１１「ＰＭ堆積量≧１０ｇ／Ｌ」が満たされる場合、又はリセット再生の実行状態Ｓ３において条件Ｃ１２「ＰＭ堆積量≧８ｇ／Ｌ、且つリセット再生の実行時間≧１０分」が満たされる場合、再生状態は、緊急再生の待機状態Ｓ４に変化する。
【００６１】
緊急再生の待機状態Ｓ４において条件Ｃ１３「緊急再生指令：有」が満たされる場合、再生状態は、緊急再生の実行状態Ｓ５に変化する。緊急再生の待機状態Ｓ４では、詳しくは後述するが、緊急再生を実行するように運転者に警告が発せられる。この警告に応じて運転者は、緊急再生ボタン１６を用いて緊急再生指令をＥＣＵ１７に入力できる。
【００６２】
緊急再生の実行状態Ｓ５において、条件Ｃ１４「有効時間≧２５分、且つＰＭ堆積量＜８ｇ／Ｌ」、又は条件Ｃ１５「実行時間≧３０分、且つＰＭ堆積量＜８ｇ／Ｌ」が満たされる場合、再生状態は、自己再生の実行状態Ｓ１に変化する。
【００６３】
緊急再生の待機状態Ｓ４において条件Ｃ１６「待機時間≧１時間」又は条件Ｃ１７「ＰＭ堆積量≧１２ｇ／Ｌ」が満たされる場合、又は緊急再生の実行状態Ｓ５において条件Ｃ１８「ＰＭ堆積量≧８ｇ／Ｌ、且つ緊急再生の実行時間≧３０分」が満たされる場合、再生状態は、ＰＭ過堆積警告Ｓ６に変化する。ＰＭ過堆積警告Ｓ６では、詳しくは後述するが、フィルタ１９のメンテナンスを実行するように運転者に警告が発せられる。
【００６４】
図５を参照して、再生方式に関連する構成を説明する。図５は、再生方式に関連する構成を示すブロック図である。
【００６５】
図５において、エンジン１は、ＰＭ堆積量を推定する第１推定機構１１０及び第２推定機構１２０を備えている。
【００６６】
第１推定機構１１０は、回転数センサ１２、酸素センサ２３、燃料噴射量設定部１０１、流量推定部１０２、大気圧センサ４１、吸気圧力センサ４２、排気圧力センサ４３、環境温度センサ３１、吸気温度センサ３２、排気温度センサ３３、出口温度センサ３５、及びＥＧＲ温度センサ３６を備えている。
【００６７】
第１推定機構１１０は、ＰＭ排出量とＰＭ酸化量との差に基づいてフィルタ１９におけるＰＭ堆積量を推定する。ＰＭ排出量は、単位時間において、エンジン１から排出されたＰＭの総量を指している。ＰＭ酸化量は、単位時間において、フィルタ１９において酸化されたＰＭの総量を指している。
【００６８】
まず、ＰＭ排出量は、次のようにして求められる。
【００６９】
図６は、エンジン回転数Ｎ、燃料噴射量Ｑ（ｉ）、及びＰＭ排出量Ｃの関係を示す図である。図６において、変数ｉは、１〜３までの数を示している。燃料噴射量Ｑ（１）、Ｑ（２）、Ｑ（３）は、互いに異なる大きさを有している。図６に示されるように、エンジン回転数Ｎ、燃料噴射量Ｑ（ｉ）、及びＰＭ排出量Ｃの間に、一定の関係が存在する。このため、基本量としてのＰＭ排出量Ｃが、エンジン回転数Ｎ及び１サイクル当たり燃料噴射量Ｑ（ｉ）に基づいて定められる。推定量としてのＰＭ排出量は、更に、基本量としてのＰＭ排出量Ｃに空気過剰率λによる補正を加えることによって、求められる。
【００７０】
次に、ＰＭ酸化量は、次のようにして求められる。
【００７１】
図５において、エンジン回転数は、回転数センサ１２によって検出される。燃料噴射量設定部１０１は、燃料噴射装置１３から噴射させる燃料噴射量を設定する。このため、１サイクル当たり燃料噴射量は、燃料噴射量設定部１０１により特定される。空気過剰率λは、酸素センサ２３によって検出される酸素濃度に基づいて、特定される。
【００７２】
図７は、再生速度Ｖ、排気質量流量ＦＥ、及び出口温度Ｔ５（ｉ）の関係を示す図である。図７において、変数ｉは、１〜３までの数を示している。出口温度Ｔ５（１）、Ｔ５（２）、Ｔ５（３）は、互いに異なる大きさを有している。図７に示されるように、再生速度Ｖ、排気質量流量ＦＥ、及び出口温度Ｔ５（ｉ）の間に、一定の関係が存在する。再生速度Ｖは、酸化によってＰＭが除去される速度を指している。排気質量流量ＦＥは、排気ガスの質量流量を指している。再生速度Ｖに基づいて、ＰＭ酸化量が特定される。このため、ＰＭ酸化量は、排気質量流量ＦＥ及び出口温度Ｔ５（ｉ）に基づいて推定される。
【００７３】
ＰＭ酸化量を特定するために用いられる排気質量流量ＦＥは、次のようにして求められる。
【００７４】
図５において、流量推定部１０２は、吸気質量流量ＦＩ、ＥＧＲ質量流量ＦＲ、及び排気質量流量ＦＥを推定する。吸気質量流量ＦＩ、及びＥＧＲ質量流量ＦＲは、それぞれ、吸気ガスの質量流量、及びＥＧＲガスの質量流量を指している。ＥＧＲガスは、ＥＧＲ菅８を介して吸気ガスに合流する排気ガスを指している。
【００７５】
質量流量ＦＩ、ＦＲ、ＦＥは、圧力Ｐ３、Ｐ２、温度Ｔ２、Ｔ６、及び空気過剰率λの関数として表現される。
吸気質量流量ＦＩ＝ｆ（Ｐ３，Ｐ２，Ｔ２，λ，Ｔ１，Ｐ１）
ただし、環境温度Ｔ１及び大気圧Ｐ１は補正のための要素であるので、実質的には次の通りである。
吸気質量流量ＦＩ＝ｆ（Ｐ３，Ｐ２，Ｔ２，λ）
ＥＧＲ質量流量ＦＲ＝ｆ（Ｐ３，Ｐ２，Ｔ６）
排気質量流量ＦＥ＝吸気質量流量ＦＩ−ＥＧＲ質量流量ＦＲ＋燃料質量流量ＦＦ
なお、燃料質量流量ＦＦは、燃料噴射量設定部１０１により特定される。
【００７６】
第２推定機構１２０は、第１推定機構１１０と類似の構成を有している。第２推定機構１２０は、第１推定機構１１０に設けられる回転数センサ１２の代わりに、差圧センサ４０を有している。
【００７７】
第２推定機構１１０は、フィルタ１９の入口と出口との間の差圧ΔＰ０に基づいてＰＭ堆積量を推定する。
【００７８】
図８は、差圧ΔＰ０、排気質量流量ＦＥ、及びＰＭ堆積量Ａ（ｉ）の関係を示す図である。図８において、変数ｉは、１〜３までの数を示している。ＰＭ堆積量Ａ（１）、Ａ（２）、Ａ（３）は、互いに異なる大きさを有している。図８に示されるように、差圧ΔＰ０、排気質量流量ＦＥ、及びＰＭ堆積量Ａ（ｉ）の間に、一定の関係が存在する。このため、基本量としてのＰＭ堆積量Ａ（ｉ）が、差圧ΔＰ０、排気質量流量ＦＥに基づいて定められる。推定量としてのＰＭ推定量は、更に、基本量としてのＰＭ推定量Ａ（ｉ）に出口温度Ｔ５による補正を加えることによって、求められる。
【００７９】
図５において、ＥＣＵ（制御装置）１７は、補助再生を実行する補助再生制御部１３１、リセット再生を実行するリセット再生制御部１３２、及び緊急再生を実行する緊急再生制御部１３３を備えている。
【００８０】
ＥＣＵ１７は、各種の再生方式を実行させるための手段として、補助再生指令部１４１リセット再生指令部１４２、緊急再生警告指令部１５１、及び緊急再生指令入力装置１６を備えている。
【００８１】
補助再生指令部１４１は、ＰＭ堆積量が所定の第１上限量（８ｇ／Ｌ）を超えたときに、補助再生を補助再生制御部１３１に実行させる。この処理は、図４における条件Ｃ１が満たされた場合に相当する。ここで、８ｇ／Ｌは、本実施形態におけるＰＭ堆積量の第１上限量を指している。また、条件Ｃ３、Ｃ９における６ｇ／Ｌは、本実施形態におけるＰＭ堆積量の許容量を指している。
【００８２】
リセット再生指令部１４２は、補助再生よりも優先して、所定の連続運転時間（１００時間）毎にリセット再生をリセット再生制御部１３２に実行させる。この処理は、図４における条件Ｃ４、Ｃ５が満たされた場合に相当する。また、リセット再生指令部１４２は、補助再生の実行時間が所定の補助再生時間（１０分）を越えており且つＰＭ堆積量が第１上限量（８ｇ／Ｌ）よりも低下していない場合に、リセット再生をリセット再生制御部１３２に実行させる。この処理は、図４における条件Ｃ６が満たされた場合に相当する。条件Ｃ６における１０分は、本実施形態における補助再生時間を指している。
【００８３】
緊急再生警告指令部１５１は、ＰＭ堆積量が第１上限量（８ｇ／Ｌ）よりも大きな第２上限量（１０ｇ／Ｌ）を超えたときに、緊急再生を実行する必要性を運転者に知らせる緊急再生警告を警告装置１５に実行させる。本実施形態では、警告装置１５は、緊急再生警告に対応するランプを点灯又は点滅させることによって、運転者に警告を実行する。ここで、１０ｇ／Ｌは、本実施形態におけるＰＭ堆積量の第２上限量を指している。
【００８４】
運転者は、警告装置１５による緊急再生警告に基づいて、上述の緊急再生指令入力装置１６を操作する。緊急再生指令入力装置１６により緊急再生指令「有」が入力されると、緊急再生制御部１３３は、緊急再生を実行する。
【００８５】
図５において、ＥＣＵ１７は、過堆積警告指令部１５２を備えている。過堆積警告指令部１５２は、ＰＭ堆積量が第２上限量（１０ｇ／Ｌ）よりも大きな第３上限量（１２ｇ／Ｌ）を超えたときに、ＰＭの過堆積を知らせる過堆積警告を警告装置１５に実行させる。この処理は、図４における条件Ｃ１６が満たされた場合に相当する。本実施形態では、警告装置１５は、過堆積警告に対応するランプを点灯又は点滅させることによって、運転者に警告を実行する。ここで、１２ｇ／Ｌは、本実施形態におけるＰＭ堆積量の第３上限量を指している。
【００８６】
また、緊急再生が開始された時点から所定の緊急再生時間（３０分）以内にＰＭ堆積量が第１上限量（８ｇ／Ｌ）よりも低下していない場合に、過堆積警告指令部１５２は、過堆積警告を警告装置１５に実行させる。この処理は、図４における条件Ｃ１７が満たされた場合に相当する。条件Ｃ１７における３０分は、本実施形態における緊急再生時間を指している。
【００８７】
また、緊急再生警告が開始された時点から所定の限界時間（９時間）以内に緊急再生指令が入力されない場合に、過堆積警告指令部１５２は、過堆積警告を警告装置１５に実行させる。この処理は、図４における条件Ｃ１５が満たされた場合に相当する。条件Ｃ１５における９時間は、本実施形態における待機の限界時間を指している。
【００８８】
補助再生指令部１４１、リセット再生指令部１４２、緊急再生警告指令部１５１、及び過堆積警告指令部１５２は、ＰＭ堆積量として、第１推定機構１１０によって推定されるＰＭ堆積量及び第２推定機構１２０によって推定されるＰＭ堆積量のどちらも利用でき、第１判定及び第２判定を実行できる。第１判定では、各指令部１４１、１４２、１５１、１５２は、第１推定機構１１０によって得られたＰＭ堆積量に基づいて、ＰＭ堆積量と、第１所定量、第２所定量、又は第３所定量との比較を行う。第２判定では、各指令部１４１、１４２、１５１、１５２は、第２推定機構１２０によって得られたＰＭ堆積量に基づいて、ＰＭ堆積量と、第１所定量、第２所定量、又は第３所定量との比較を行う。ここで、ＰＭ推定量の精度を比較すると、第１推定機構１１０の精度の方が、第２推定機構１２０の精度よりも高い。本実施形態では、図４に示されるように、第１判定及び第２判定が使い分けられている。
【００８９】
図４において、各条件に対応する矢印は、実線、破線、又は二点鎖線で描かれている。実線は、第１判定及び第２判定の双方が適用される場合を示している。実線の矢印は、条件Ｃ１、Ｃ６、Ｃ１０、Ｃ１１，Ｃ１２、Ｃ１５、Ｃ１６に対応している。破線は、第１判定のみが適用される場合を示している。破線の矢印は、条件Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５，Ｃ９、Ｃ１４、Ｃ１７に対応している。二点鎖線は、第１判定及び第２判定以外の判定を示している。二点鎖線の矢印は、条件Ｃ７、Ｃ８、Ｃ１３に対応している。
【００９０】
図５において、ＥＣＵ１７は、メンテナンス警告指令部１５３を備えている。メンテナンス警告指令部１５３は、リセット再生又は緊急再生が終了した時点から監視待機時間（３００秒）の経過後且つ監視実行時間（９００秒）の経過前に、差圧ΔＰ０を監視する。ここで、メンテナンス警告指令部１５３は、エンジン回転数が高回転数を越えており且つ差圧ΔＰ０が所定圧力差を越えている状態が所定の圧力異常時間（１００秒）以上継続する否かを監視する。ここで、所定圧力差の発生は、フィルタ１９の再生が不良であることを示している。メンテナンス警告指令部１５３は、前記状態が圧力異常時間以上継続する場合に、フィルタ１９のメンテナンスを知らせるメンテナンス警告を警告装置１５に実行させる。本実施形態では、監視待機時間は３００秒であり、監視実行時間は９００秒であり、所定の圧力異常時間は１００秒である。本実施形態では、警告装置１５は、メンテナンス警告に対応するランプを点灯又は点滅させることによって、運転者に警告を実行する。
【００９１】
図５において、エンジン１は、運転時間等によって灰分堆積量を検出し、その検出結果に基づく対応を実行できる。エンジン１は、灰分堆積量を検出する灰分推定機構１５０と、灰分過堆積警告指令部１５４とを備えている。
【００９２】
灰分過堆積警告指令部１５４は、灰分堆積量が所定の上限灰分量を越えたときに、灰分の過堆積を知らせる灰分過堆積警告を警告装置１５に実行させる。本実施形態では、警告装置１５は、灰分過堆積警告に対応するランプを点灯又は点滅させることによって、運転者に警告を実行する。
【００９３】
図４において、灰分状態は、灰分過堆積の監視状態Ｓ１１及び灰分過堆積警告Ｓ１２のいずれか一方を選択する。ここで、灰分状態は、灰分の堆積量に応じて特定される状態である。第１推定機構１１０が灰分過堆積を検出していない間、灰分状態は、監視状態Ｓ１１にある。第１推定機構１１０が灰分過堆積を検出すると、灰分状態が灰分過堆積警告Ｓ１２に変化する。灰分過堆積警告Ｓ１２において、灰分過堆積警告指令部１５４は、灰分過堆積警告を警告装置１５に実行させる。
【００９４】
図５において、エンジン１は、温度センサ及び圧力センサによる異常の検知手段を備えている。この異常検知手段は、センサ自体の異常又はセンサによって検出される対象物の異常を検知する。
【００９５】
ＥＣＵ１７は、第１異常警告指令部１６１を備えている。緊急再生の実行中において所定の第１異常監視時間（２０分）の間、出口温度センサ３５、入口温度センサ３４、及び排気温度センサＴ３の全ての信号値が正常範囲内にあり且つ出口温度Ｔ５が活性化温度よりも低い場合に、第１異常警告指令部１６１は、第１異常発生警告を前記警告装置に実行させる。第１異常発生警告は、フィルタ１９の再生における異常の発生を運転者に知らせる警告である。本実施形態では、第１異常監視時間は、２０分である。本実施形態では、警告装置１５は、第１異常発生警告に対応するランプを点灯又は点滅させることによって、運転者に警告を実行する。
【００９６】
上述において、信号値が正常範囲内にあることは、センサ自体に異常が発生していないことを示している。正常範囲は、センサの規格によって定まっており、例えば、４〜２０ｍＶである。
【００９７】
ＥＣＵ１７は、第２異常警告指令部１６２を備えている。リセット再生又は緊急再生の実行中において所定の第２異常監視時間（１分）の間、出口温度センサ３５の信号値が正常範囲内にあり且つ出口温度Ｔ５がフィルタ１９の耐熱温度（７００℃）よりも高い場合に、第２異常警告指令部１６２は、第２異常発生警告を警告装置１５に実行させる。第２異常発生警告は、フィルタ１９における異常高温の発生を運転者に知らせる警告である。本実施形態では、第２異常監視時間は、１分である。本実施形態では、警告装置１５は、第２異常発生警告に対応するランプを点灯又は点滅させることによって、運転者に警告を実行する。
【００９８】
ＥＣＵ１７は、第３異常警告指令部１６３を備えている。入口温度センサ３４の信号値が正常範囲内にあり且つ入口温度Ｔ４が所定の許容温度よりも高い場合に、第３異常警告指令部１６３は、第３異常発生警告を警告装置１５に実行させる。第３異常発生警告は、入口温度Ｔ４が異常高温であることを運転者に知らせる警告である。入口温度Ｔ４が許容温度（６５０℃）以上であるときに、出口温度Ｔ５がフィルタ１９の耐熱温度（７００℃）を越えると推定されている。本実施形態では、許容温度は、フィルタ１９の耐熱温度（７００℃）よりも一定の温度幅だけ低い温度である６５０℃に設定されている。本実施形態では、警告装置１５は、第３異常発生警告に対応するランプを点灯又は点滅させることによって、運転者に警告を実行する。
【００９９】
ＥＣＵ１７は、第４異常警告指令部１６４を備えている。所定の差圧監視時間の間、差圧センサ４０の信号値が正常範囲内にあり且つ差圧ΔＰ０が連続的に所定差圧を越えている場合、第４異常警告指令部１６４は、第４異常発生警告を警告装置１５に実行させる。第４異常発生警告は、差圧ΔＰ０における異常の発生を運転者に知らせる警告である。本実施形態では、警告装置１５は、第４異常発生警告に対応するランプを点灯又は点滅させることによって、運転者に警告を実行する。
【０１００】
ＥＣＵ１７は、第５異常警告指令部１６５を備えている。所定の圧力監視時間の間、エンジン１が停止しており、大気圧センサ４１、排気圧力センサ４３、及び吸気圧力センサ４２の信号値が全て正常範囲内にあり、吸気圧力Ｐ２と大気圧Ｐ３との第１差圧が所定の第１誤差差圧以上であり、且つ排気圧力Ｐ３と大気圧Ｐ１との第２差圧が所定の第２誤差差圧以上である場合に、第５異常警告指令部１６５は、第５異常発生警告を前記警告装置に実行させる。第５異常発生警告は、大気圧センサ４１における異常の発生を運転者に知らせる警告である。本実施形態では、警告装置１５は、第５異常発生警告に対応するランプを点灯又は点滅させることによって、運転者に警告を実行する。
【０１０１】
（変形例）
本実施形態に係るエンジン１は、次の変形を採用できる。
【０１０２】
エンジン１において、過給機１１及びＥＧＲ装置は、必須の構成要素ではない。ここで、ＥＧＲ装置は、ＥＧＲ管８、ＥＧＲ弁１０、及び熱交換器２１からなっている。このため、エンジン１は、過給機１１及び／又はＥＧＲ装置を備えていなくても良い。
【０１０３】
エンジン１が過給機１１及び／又はＥＧＲ装置を備えていない場合、吸気温度Ｔ２は環境温度Ｔ１に概ね等しく、排気温度Ｔ３は入口温度Ｔ４に概ね等しい。この場合、エンジン１は、環境温度センサ３１、排気温度センサ３３を備えていなくても良い。また、上述の制御において、入口温度Ｔ４が排気温度Ｔ３の代わりに用いられる。
【０１０４】
入口温度Ｔ４が排気温度Ｔ３の代わりに用いられる場合、第１異常警告指令部１６１は、次のように変更される。緊急再生の実行中において第１異常監視時間の間、出口温度センサ３５及び入口温度センサ３４の全ての信号値が正常範囲内にあり且つ出口温度Ｔ５が酸化触媒２０の活性化温度よりも低い場合に、第１異常警告指令部１６１は、第１異常発生警告を警告装置１５に実行させる。
【０１０５】
（本実施形態に係るエンジンの効果）
本実施形態に係るエンジン１は、次の効果を有している。
【０１０６】
エンジン１は、補助再生を実行でき、緊急再生警告、及びＰＭの過堆積警告を実行できる。補助再生は、ポスト噴射を伴う再生とは異なり、過剰な燃料を消費しない。緊急再生警告は、運転者に緊急再生の必要性を知らせる。ＰＭの過堆積警告は、フィルタ１９の破損を招く虞のある過堆積の発生を、運転者に知らせる。このため、エンジン１は、排気ガスの温度を高めるための追加の燃焼（ポスト噴射）を実行する頻度やエンジン回転数を変更する頻度をできるだけ低減しながら、粒子状物質の堆積量の増大を抑制できる。また、エンジン１は、過堆積によるフィルタの破損を防止しやすい。
【０１０７】
補助再生、リセット再生、及び緊急再生において、ＥＧＲ弁１０は閉鎖されている。このため、エンジン１は、再生の実行時に排気ガスの温度が低下することを防止でき、効率的に再生を実行できる。
【０１０８】
エンジン１は、ＰＭ排出量とＰＭ酸化量との差に基づいてＰＭ堆積量を推定する第１推定機構１１０だけでなく、フィルタ１９の差圧に基づいてＰＭ堆積量を推定する第２推定機構１２０を、更に備えている。つまり、ＰＭ堆積量が、２つの方式により推定される。このため、粒子状物質の堆積量の検出における信頼性が高められている。
【０１０９】
緊急再生が開始された時点から所定の緊急再生時間以内にＰＭ堆積量が第１上限量よりも低下していない場合に、過堆積警告指令部１５２は、過堆積警告を警告装置１５に実行させる。このため、エンジン１は、緊急再生が不良であった可能性があることを、運転者に知らせることができる。
【０１１０】
緊急再生警告が開始された時点から所定の限界時間以内に緊急再生指令が入力されない場合に、過堆積警告指令部１５２は、過堆積警告を前記警告装置１５に実行させる。このため、エンジン１は、緊急再生が実行されていない可能性があることを、運転者に知らせることができる。
【０１１１】
エンジン１は、メンテナンス警告を警告装置１５に実行させるメンテナンス警告指令部１５３を備えている。エンジン回転数が高回転数を超えており、基本的には、リセット再生又は強制再生によりフィルタ１９の堆積が解消されていると推定される。このような状況において、差圧ΔＰ０が所定圧力差を越えている状態が所定の圧力異常時間以上継続する場合に、メンテナンス警告が出力される。このため、エンジン１は、堆積量が解消されない原因がリセット再生や強制再生の不良ではなくフィルタ１９の欠損である可能性があることを、運転者に知らせることができる。
【０１１２】
エンジン１は、灰分推定機構１５０と、灰分過堆積警告指令部１５４とを備えている。このため、エンジン１は、フィルタ１９を交換する必要があること、又はフィルタ１９を洗浄する必要があることを、運転者に知らせることができる。
【０１１３】
エンジン１は、第１異常警告指令部１６１を備えている。緊急再生では、入口温度Ｔ４が活性化温度を超えるように、排気温度Ｔ３が上昇させられる。酸化触媒２０が活性化している場合、酸化反応により排気ガスが加熱されるので、出口温度Ｔ５は入口温度Ｔ４よりも高くなる。異常がない場合、出口温度Ｔ５は、活性化温度よりも低くなることはない。出口温度Ｔ５が活性化温度よりも低い場合、警告が発せられる。このため、エンジン１は、フィルタ１９の再生が確実に行われると推定される状況で、実際にはフィルタ１９の再生が効果的に行われていないことを、運転者に知らせることができる。特に、異常の原因として酸化触媒２０の異常が疑われる。このため、エンジン１は、酸化触媒２０に異常が発生した可能性があることを、運転者に知らせることができる。
【０１１４】
エンジン１は、第２異常警告指令部１６２を備えている。出口温度Ｔ５が耐熱温度よりも高い場合、警告が発せられる。このため、エンジン１は、フィルタ１９の破損を招く異常高温が発生した可能性があることを、運転者に知らせることができる。特に、異常の原因として、燃料噴射装置１３の噴射タイミング不良、又は酸化触媒２０の異常な活性化状態の発生が疑われる。このため、エンジン１は、燃料噴射装置１３の噴射タイミング不良、又は酸化触媒２０の異常な活性化状態が発生した可能性を、運転者に知らせることができる。
【０１１５】
エンジン１は、第３異常警告指令部１６３を備えている。入口温度Ｔ４が許容温度よりも高い場合、警告が発せられる。このため、エンジン１は、酸化触媒２０の上流側において異常高温が発生した可能性があることを、運転者に知らせることができる。特に、入口温度Ｔ４が許容温度よりも高い場合、出口温度Ｔ５が耐熱温度を超える可能性が高い。このため、エンジン１は、フィルタ１９が破損する可能性があることを、運転者に知らせることができる。
【０１１６】
エンジン１は、第４異常警告指令部１６４を備えている。差圧ΔＰ０が所定差圧差よりも高い場合、警告が発せられる。このため、エンジン１は、フィルタ１９に目詰まりが発生した可能性を、運転者に知らせることができる。
【０１１７】
エンジン１は、第５異常警告指令部１６５を備えている。エンジン１が停止しているとき、センサの誤差の影響を除くと、吸気圧力Ｐ２、排気圧力Ｐ３、及び大気圧Ｐ１は全て等しくなる。第１差圧が第１誤差差圧以上であり且つ第２差圧が第２誤差差圧以上である場合に、警告が発せられる。このため、エンジン１は、大気圧センサ４１に異常が発生した可能性があることを、運転者に知らせることができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１  エンジン
２  吸気管（吸気経路の一部）
３  吸気マニホールド（吸気経路の一部）
８  ＥＧＲ管
９  吸気弁
１０  ＥＧＲ弁
１３  燃料噴射装置（第１、第２燃料噴射装置）
１４  回転数入力装置
１５  警告装置
１６  緊急再生指令入力装置
１９  フィルタ
２０  酸化触媒
４０  差圧センサ
１１０  第１推定機構
１２０  第２推定機構
１３１  補助再生制御部
１３２  リセット再生制御部
１３３  緊急再生制御部
１４１  補助再生指令部
１４２  リセット再生指令部
１５０  灰分推定機構
１５１  緊急再生警告指令部
１５２  過堆積警告指令部
１５３  メンテナンス警告指令部
１５４  灰分過堆積警告指令部
【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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