JP2020165329A - エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】始動時における始動性を良好に維持しつつ、ハイアイドル制限を適切に実行できるエンジンを提供。【解決手段】エンジンは、エンジン本体と、ＥＣＵとを備える。ＥＣＵは、始動時において、所定条件を満たした場合、ハイアイドル制限を実行可能に構成される。ハイアイドル制限を実行するとき、ＥＣＵは、始動時におけるエンジン温度に基づいて、ハイアイドル回転数の上限値である第１上限回転数と、ハイアイドル制限の継続時間である第１制限時間と、を求める。ＥＣＵは、環境温度に基づいて、ハイアイドル回転数の上限値である第２上限回転数と、ハイアイドル制限の継続時間である第２制限時間と、を求める。ＥＣＵは、求められた第１上限回転数及び第２上限回転数の何れかと、第１制限時間及び第２制限時間の何れかと、に基づいて、ハイアイドル制限を実行する。【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンの始動時におけるハイアイドル制限に関する。

従来から、エンジンの始動時の高速回転において、潤滑不足による焼付きの発生を防止するために、ハイアイドル回転を制限する手法が知られている。特許文献１は、この種のエンジンの起動時制御方法を開示する。

特許文献１は、エンジンの起動時には、潤滑オイルの温度が低く粘度が高くて回転部へ潤滑オイルが行き渡っていないために、アクセルペダルを踏み込んで急激なエンジン回転上昇を行うと、エンジン回転部の摩耗が激しくなるという課題を指摘する。特許文献１が提案するエンジンの起動時制御方法では、エンジン冷却水又はエンジン潤滑オイル温度が所定よりも低温時において、エンジンの回転上昇操作を行っても、燃料噴射ノズルからの燃料噴射量の増量が制限される。

特開２０１７−５７８０４号公報

しかし、上記特許文献１の構成は、エンジン潤滑オイル温度を検出する温度センサを別途に設ける必要があって、コストが増加してしまう。そして、特許文献１の構成は、ハイアイドル制限の実行時間を設定していない。従って、実行時間が短い場合は、エンジン潤滑オイルが十分に温まらない可能性がある。一方、実行時間が長い場合は、エンジンの始動性が低下してしまう。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、始動性を良好に維持しつつ、ハイアイドル制限を適切に実行できるエンジンを提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

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とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、以下の構成のエンジンが提供される。即ち、このエンジンは、エンジン本体と、エンジン本体を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、始動時において、所定条件を満たした場合に、ハイアイドル制限を実行可能に構成される。前記ハイアイドル制限を実行するとき、前記制御部は、始動時におけるエンジン温度に基づいて、ハイアイドル回転数の上限値である第１上限回転数と、前記ハイアイドル制限の継続時間である第１制限時間と、を求める。前記制御部は、環境温度に基づいて、ハイアイドル回転数の上限値である第２上限回転数と、前記ハイアイドル制限の継続時間である第２制限時間と、を求める。前記制御部は、求められた前記第１上限回転数及び前記第２上限回転数の何れかと、前記第１制限時間及び前記第２制限時間の何れかと、に基づいて、前記ハイアイドル制限を実行する。

これにより、エンジン温度が低い時における高速回転を制限することができる。従って、潤滑不足により過給機等で焼付きが発生するのを防止することができる。

前記のエンジンにおいて、前記制御部は、求められた前記第１上限回転数及び前記第２上限回転数のうち、回転数が少ない方を、前記ハイアイドル制限における回転数制限値として設定することが好ましい。

これにより、ハイアイドル制限時における制限回転数を一層適切に設定することができる。

前記のエンジンにおいて、前記制御部は、求められた前記第１制限時間及び前記第２制限時間のうち、時間が長い方を、前記ハイアイドル制限の継続時間として設定することが好ましい。

これにより、ハイアイドル制限の継続時間を一層適切に設定することができる。

前記のエンジンにおいて、前記制御部は、少なくとも冷却水温度、燃料温度、排気温度のうち、最も低い温度を前記エンジン温度として用いることが好ましい。

これにより、エンジン温度に関する各部の温度のうち、最も厳しい温度条件を用いて第１上限回転数及び第１制限時間を算出することができる。従って、エンジンの運転状態により適したハイアイドル制限を実行することができる。

前記のエンジンにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記エンジンは、排気浄化装置を備える。前記排気浄化装置は、尿素水タンクから供給された尿素水を排気ガスと混合させ、排気ガスに含まれる窒素酸化物を除去可能に構成される。前記制御部は、新気温度、燃料温度、及び尿素水温度のうち、最も低い温度を前記環境温度として用いる。

これにより、最も厳しい条件を用いることで、エンジンの運転環境を適切に反映した第２上限回転数及び第２制限時間を求めることができる。従って、低温時における高速回転を一層確実に回避することができる。

前記のエンジンにおいて、以下の構成とすることが好ましい。即ち、始動時における前記ハイアイドル制限を実行する前記所定条件は、少なくとも冷却水温度、燃料温度、排気温度の全てが、それぞれの閾値を下回ることである。

これにより、不必要なハイアイドル制限の実行を回避することができる。従って、エンジンの始動性を向上することができる。

本発明の一実施形態に係るエンジンの構成を示す斜視図。 エンジンの概略な構成を示す模式図。 ＥＣＵの構成を示す機能ブロック図。 始動時におけるハイアイドル制限を説明するブロック図。 ハイアイドル制限解除時におけるハイアイドル制限回転数に関する制御を示すグラフ。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン１００の構成を示す斜視図である。図２は、エンジン１００の概略な構成を示す模式図である。

図１に示すエンジン１００は、ディーゼルエンジンであって、例えばトラクタ等の農業機械及びショベル等の建設機械等に搭載される。エンジン１００は、例えば、４つの気筒を有する直列４気筒エンジンとして構成される。なお、気筒の数は、４つに限定されない。本実施形態のエンジン１００は、主として、エンジン本体１と、ＡＴＤ（排気浄化装置）４３と、制御部であるＥＣＵ９０と、から構成される。ＡＴＤは、Ａｆｔｅｒ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅの略称である。ＥＣＵは、Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔの略称である。

初めに、エンジン１００が備えるエンジン本体１の基本的な構成について簡単に説明する。エンジン本体１は、図１等に示すように、主として、下から順に配置された、オイルパン１１と、シリンダブロック１２と、シリンダヘッド１３と、ヘッドカバー１４と、を備える。

オイルパン１１は、エンジン１００の下部（下側の端部）に設けられている。オイルパン１１は、上部が開放された容器状に形成されている。オイルパン１１の内部には、エンジン１００を潤滑するためのエンジンオイルが貯留されている。

オイルパン１１に貯留されるエンジンオイルは、エンジン本体１に設けられた図略のエンジンオイルポンプにより吸入された後にエンジン本体１の各部に供給され、当該エンジン本体１を潤滑した後、オイルパン１１に戻され貯留される。

シリンダブロック１２は、オイルパン１１の上側に取り付けられている。シリンダブロック１２には、図略のクランク軸等を収容するための凹部、及びシリンダ３０が複数形成されている。

シリンダヘッド１３は、シリンダブロック１２の上側に設けられている。シリンダヘッド１３及びシリンダブロック１２により、図２に示す燃焼室３１がそれぞれのシリンダ３０に対応して形成される。

それぞれのシリンダ３０には、ピストンが収容されている。ピストンは、図略のコンロッドを介して、クランク軸と連結されている。ピストンが往復運動することにより、クランク軸が回転する。

シリンダヘッド１３には、エンジン本体１を冷却するための図略の水冷ジャケットが形成されている。本実施形態のエンジン１００には、エンジン本体１が燃料の燃焼により過熱状態にならないように、図略の冷却水循環システムが設けられている。なお、水冷ジャケットは、シリンダヘッド１３の代わりに、シリンダブロックに形成されても良い。

この冷却水循環システムは、冷却水を、エンジン本体１のシリンダヘッド１３に形成された上記水冷ジャケット等に還流させ、エンジン本体１と水冷ジャケット等とを熱交換させるように構成されている。この冷却水循環システムにおける冷却水経路の適宜の位置には、冷却水温度を検出する冷却水温度センサ９１が設けられている。冷却水温度センサ９１により検出された冷却水温度はＥＣＵ９０へ出力される。

ヘッドカバー１４は、シリンダヘッド１３の上側に設けられる。ヘッドカバー１４の内部には、図略排気弁及び後述のスロットル弁２２を動作させるための図略のプッシュロッド及びロッカーアーム等からなる動弁機構が収容されている。

続いて、吸気及び排気の流れに着目しながら、本実施形態のエンジン１００の構成について、図２等を参照して簡単に説明する。

図２に示すように、エンジン１００は、吸気部２と、動力発生部３と、排気部４と、を主要な構成として備えている。

吸気部２は、外部から空気を吸入する。吸気部２は、吸気管２１と、スロットル弁２２と、吸気マニホールド２３と、過給機２４と、を備える。

吸気管２１は、吸気通路を構成し、外部から吸入された空気を内部に流すことができる。後述のＥＧＲ管５３の出口より上流側の吸気管２１には、外部から吸入された空気（新気）の温度を検出する新気温度センサ９２が設けられている。新気温度センサ９２により検出された新気温度はＥＣＵ９０へ出力される。

スロットル弁２２は、吸気通路の中途部に配置されている。スロットル弁２２は、ＥＣＵ９０からの制御指令に従ってその開度を変更することにより、吸気通路の断面積を変化させる。これにより、吸気マニホールド２３へ供給する空気量（即ち吸気量）を調整することができる。

吸気マニホールド２３は、吸気が流れる方向において、吸気管２１の下流側端部に接続されている。吸気マニホールド２３は、吸気管２１を介して供給された空気を、シリンダ３０の数に応じて分配し、それぞれのシリンダ３０に形成された燃焼室３１へ供給する。

動力発生部３は、複数（本実施形態においては４つ）のシリンダ３０から構成される。動力発生部３は、各シリンダ３０に形成された燃焼室３１において、燃料を燃焼させることによって、ピストンを往復運動させる動力を発生する。

具体的には、各燃焼室３１では、吸気マニホールド２３から供給された空気が圧縮された後に、燃料タンク７１から供給された燃料が噴射される。これにより、燃焼室３１で燃焼が発生し、ピストンを上下往復運動させることができる。こうして得られた動力は、クランク軸等を介して、動力下流側の適宜の装置へ伝達される。

過給機２４は、図２に示すように、タービン２５と、シャフト２６と、コンプレッサ２７と、を備える。コンプレッサ２７は、シャフト２６を介してタービン２５と連結されている。このように、燃焼室３１から排出された排気ガスを利用して回転するタービン２５の回転に伴って、コンプレッサ２７が回転することにより、図略のエアクリーナによって浄化された空気が圧縮され強制的に吸入される。過給機２４の各部は、オイルパン１１から供給されたエンジンオイルによって潤滑される。

排気部４は、燃焼室３１内で発生した排気ガスを外部に排出する。排気部４は、排気管４１と、排気マニホールド４２と、ＡＴＤ４３と、を備えている。

排気管４１は、排気ガス通路を構成し、その内部には、燃焼室３１から排出された排気ガスを流すことができる。

排気マニホールド４２は、排気ガスが流れる方向において、排気管４１の上流側端部に接続されている。排気マニホールド４２は、各燃焼室３１で発生した排気ガスをまとめて排気管４１へ導く。

排気マニホールド４２には、排気温度を検出する排気温度センサ９３が設けられている。排気温度センサ９３により検出された排気温度はＥＣＵ９０へ出力される。なお、排気温度センサ９３は、排気管４１から構成された排気ガス通路の他の位置に設けられても良い。

エンジン本体１には、排気ガスの一部を、吸気側へ還流させるＥＧＲ装置５０が設けられている。ＥＧＲ装置５０は、ＥＧＲクーラ５１と、ＥＧＲバルブ５２と、ＥＧＲ管５３と、を備えている。

ＥＧＲ管５３は、吸気側へ還流させる排気ガスであるＥＧＲガスを吸気管２１へ案内するための経路であって、排気管４１（又は排気マニホールド４２）と吸気管２１とを連通するように設けられている。

ＥＧＲクーラ５１は、ＥＧＲ管５３の途中部に設けられ、吸気側へ還流されるＥＧＲガスを冷却する。

ＥＧＲバルブ５２は、ＥＧＲ管５３の途中部であって、ＥＧＲガスの還流方向におけるＥＧＲクーラ５１の下流側に設けられ、ＥＧＲガスの還流量を調整できるように構成されている。

ＡＴＤ４３は、排気ガスの後処理を行う装置である。ＡＴＤ４３は、排気ガス内に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）等の有害成分及び粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ、ＰＭ）を除去することによって、排気ガスを浄化する。ＡＴＤ４３は、排気管４１の中途部に配置される。ＡＴＤ４３は、エンジン本体１の上方に配置されても良いし、エンジン本体１とは別途に配置されても良い。

ＡＴＤ４３は、ＤＰＦ装置４４と、ＳＣＲ装置４５と、を備える。ＤＰＦは、Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒの略称である。ＳＣＲは、Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎの略称である。

ＤＰＦ装置４４は、図略の酸化触媒、フィルタを介して、排気ガスに含まれる一酸化炭素、一酸化窒素、粒子状物質等を除去する。酸化触媒は、白金等で構成され、排気ガスに含まれる未燃燃料、一酸化炭素、一酸化窒素等を酸化（燃焼）するための触媒である。フィルタは、酸化触媒より排気ガスの下流側に配置され、例えばフォールフロー型のフィルタとして構成される。フィルタは、酸化触媒で処理された排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集する。

ＤＰＦ装置４４を通過した排気ガスは、ＤＰＦ装置４４の出口管と、ＳＣＲ装置４５の入口管と、を連結する尿素混合管４６を経由して、ＳＣＲ装置４５へ送られる。

尿素混合管４６の上流側の端部近傍には、尿素水噴射部４７が取り付けられている。尿素水噴射部４７は、尿素水タンク４８から供給された尿素水を尿素混合管４６に噴射する。これにより、尿素混合管４６内において、排気ガスは、尿素水と混合され、ＳＣＲ装置４５へ導かれる。

尿素水タンク４８は、エンジン本体１とは別途に設けられている。尿素水タンク４８には、尿素水温度を検出する尿素水温度センサ９４が設けられている。尿素水温度センサ９４により検出された尿素水温度はＥＣＵ９０へ出力される。なお、尿素水温度センサ９４の代わりに、尿素水タンク温度センサを設けて、尿素水温度を間接的に検出しても良い。

ＳＣＲ装置４５は、ＳＣＲ触媒、スリップ触媒を介して、排気ガスに含まれるＮＯｘを除去する。ＳＣＲ触媒は、アンモニアを吸着するセラミック等の素材から構成される。排気ガスに含まれるＮＯｘは、アンモニアを吸着したＳＣＲ触媒に触れることで還元され、窒素と水に変化する。スリップ触媒は、アンモニアが外部へ放出されることを防止するために用いられる。スリップ触媒は、アンモニアを酸化させる白金等の触媒であり、アンモニアを酸化させて窒素と水に変化させる。

ＳＣＲ装置４５を通過した排気ガスは、ＳＣＲ装置４５の排気ガスの出口に接続された排出管を介して外部へ排出される。

次に、本実施形態のエンジン１００における燃料の供給及び噴射を行う構成について簡単に説明する。

図２に示すように、エンジン１００は、燃料フィルタ７２と、燃料ポンプ７３と、コモンレール７４と、インジェクタ７５と、を備えている。

エンジン１００は、燃料ポンプ７３を介して、燃料を貯留するための燃料タンク７１から燃料を吸い込む。燃料タンク７１は、エンジン本体１とは別途に設けられている。

燃料ポンプ７３によって吸い込まれた燃料は、燃料フィルタ７２を通過し、これにより、燃料に混入しているゴミ及び汚れが取り除かれる。その後、燃料は、コモンレール７４へ供給される。コモンレール７４は、高圧で燃料を蓄え、複数（本実施形態においては４つ）のインジェクタ７５に分配して供給する。

インジェクタ７５は、燃焼室３１に燃料を噴射する。インジェクタ７５は、図３に示すインジェクタ電磁弁７６を備える。インジェクタ電磁弁７６には、ＥＣＵ９０が電気的に接続されている。インジェクタ電磁弁７６は、ＥＣＵ９０からの信号に応じたタイミングで開閉する。これにより、インジェクタ７５が燃焼室３１に燃料を噴射する。

燃料タンク７１からインジェクタ７５までの燃料経路の適宜の位置には、燃料温度を検出する燃料温度センサ９５が設けられている。燃料温度センサ９５により検出された燃料温度はＥＣＵ９０へ出力される。なお、エンジン１００が運転する環境の温度を燃料温度に良好に反映させる観点から言えば、燃料温度センサ９５を燃料タンク７１に設けることが好ましい。

ＥＣＵ９０は、各種演算処理や制御を実行するＣＰＵと、記憶部としてのＲＯＭ及びＲＡＭ等から構成され、エンジン本体１又はその近傍に配置されている。

ＥＣＵ９０には、各種プログラムと、エンジン本体１の制御に関して予め設定された複数の制御情報（例えば制御マップ、温度閾値）と、が記憶されている。ＥＣＵ９０に記憶されている制御マップとしては、例えば、各部の温度に対応する回転上限数、及び、ハイアイドル制限の継続時間等を示すマップを挙げることができる。ＥＣＵ９０に記憶されている温度閾値としては、例えば、ハイアイドル制限を実行するか否かを判定するために用いられる、冷却水下限温度、燃料下限温度、及び排気下限温度等を挙げることができる。

図３を参照して、ＥＣＵ９０について詳細に説明する。図３は、ＥＣＵ９０の構成を示す機能ブロック図である。

ＥＣＵ９０は、図３に示すように、様々なセンサから出力される検出結果に基づいて、尿素水温度、エンジン本体１の回転数、吸気温度（新気温度）、燃料温度、冷却水温度、及び排気温度等の情報を得ることができる。そして、ＥＣＵ９０は、様々なセンサから取得したエンジン本体１の状態を反映する前記情報に基づいて、エンジン本体１の運転に関する制御を行う。

上記様々なセンサとしては、上記で説明した冷却水温度センサ９１、新気温度センサ９２、排気温度センサ９３、尿素水温度センサ９４、及び燃料温度センサ９５を挙げることができる。これ以外にも、例えば、回転数センサ９６等を用いることができる。

回転数センサ９６は、例えば、クランク軸の回転を検出するクランクセンサとして構成され、エンジン１００の回転数を検出する。回転数センサ９６により検出された回転数はＥＣＵ９０へ出力される。

次に、図４を参照して、始動時において、ＥＣＵ９０が、エンジン１００の回転数に関する制御であるハイアイドル制限について説明する。図４は、始動時におけるハイアイドル制限を説明するブロック図である。

本実施形態のエンジン１００において、ＥＣＵ９０は、エンジン１００の始動時において、所定条件を満たした場合、エンジン１００に対してハイアイドル制限を実行する。ハイアイドル制限とは、エンジン１００の回転数が設定された制限回転数を超えないようにする制御である。ハイアイドル制限が実行されているときは、アクセルが踏み込まれても、エンジン１００の回転数が設定された制限回転数に達した後は、それより上昇しない。

このハイアイドル制限は、特にエンジン１００の運転環境における温度が極めて低く、始動時におけるエンジン１００の運転状態が高速回転に適しない場合、高速回転を回避して、エンジン本体１の各部（例えば過給機２４等）を保護するために行われる。

高速回転に適しない運転状態について具体例を挙げれば、以下のとおりである。即ち、始動時において、エンジン本体１の温度であるエンジン温度が十分に上昇していない場合は、エンジンオイルが十分に温まらず、流動性が不良である。従って、すぐにはエンジンオイルがエンジン本体１の各部に十分に行き渡らない。この結果、エンジン本体１の各部が十分に潤滑されていないため、高速回転になると焼付き等が生じるおそれがある。

本実施形態のエンジン１００において、図４に示すように、ＥＣＵ９０は、エンジン１００が始動した後、冷却水温度センサ９１、燃料温度センサ９５、及び排気温度センサ９３のそれぞれから、冷却水温度、燃料温度、及び排気温度を取得して、取得した冷却水温度、燃料温度、及び排気温度に基づいて、ハイアイドル制限を実行するか否かを判断する。

具体的には、ＥＣＵ９０は、取得した冷却水温度、燃料温度、及び排気温度と、それぞれの閾値の冷却水下限温度、燃料下限温度、排気下限温度と、を比較する。冷却水温度、燃料温度、排気温度のうち、何れかが対応する閾値以上である場合、ＥＣＵ９０は、エンジン１００を通常運転させる。即ち、ハイアイドル制限を実行しないエンジン１００の回転数を、運転者が操作されたアクセル開度に応じた回転数であるアクセル指示値に追従させる。これにより、エンジン１００の運転状態が正常な場合におけるハイアイドル制限の実行を回避できるので、エンジン１００の始動性を良好に維持することができる。

一方、冷却水温度が冷却水下限温度を下回っており、かつ、燃料温度が燃料下限温度を下回っており、かつ、排気温度が排気下限温度を下回っている場合、ＥＣＵ９０は、ハイアイドル制限を実行する。即ち、ＥＣＵ９０は、エンジン１００の回転数が設定された制限回転数を超えないように、例えば、燃料噴射量、吸気量等を制御することによりエンジン１００の回転を制御する。

なお、このハイアイドル制限の実行は、サービスマンの特別な操作等によって、実行しないように設定することもできる。例えば、図４に示すように、ハイアイドル制限の上記実行判断においては、特別な操作によって設定される実行フラグ（例えば０／１）を条件として用いる。

即ち、運転者の操作等によって実行フラグを「１」に設定した場合、上記実行判断が有効となり、上記所定条件（即ち、冷却水温度、燃料温度、及び排気温度の何れもその閾値を下回る場合）を満たしたとき、ハイアイドル制限を実行する。

一方、運転者の操作等によって実行フラグを「０」に設定した場合、上記実行判断を無効となり、上記所定条件を満たした場合においても、ハイアイドル制限を強制的に実行しないように設定する。

上記所定条件を満たしたと判定されて、ハイアイドル制限が実行される場合、ＥＣＵ９０は、第１上限回転数、第１制限時間、第２上限回転数、及び第２制限時間をそれぞれ求める。

第１上限回転数及び第２上限回転数は、ハイアイドル制限で用いる制限回転数である。第１制限時間及び第２制限時間は、ハイアイドル制限の継続時間である。

第１上限回転数及び第１制限時間は、エンジン１００現在の運転状態（ひいては、エンジン本体１の温度であるエンジン温度）に応じて求められる。第２上限回転数及び第２制限時間は、エンジン１００の運転環境における環境温度に応じて求められる。

ＥＣＵ９０は、第１上限回転数及び第１制限時間を求める場合に、エンジン本体１の温度状態を反映できる冷却水温度、燃料温度、排気温度のうち、最も低い温度をエンジン温度として用いる。これにより、最も厳しい温度条件を用いて上記第１上限回転数及び第１制限時間を求めることができるので、エンジン本体１を一層確実に保護することができる。

ＥＣＵ９０では、冷却水温度、燃料温度、排気温度のうち少なくとも何れかを、第１上限回転数及び第１制限時間を求める場合に使用しないように設定することができる。この構成は、図４の切換スイッチで示されている。計算のために用いない旨が設定された温度に関しては、図４に示すように、当該温度が取り得る範囲の上限値がダミー温度として出力される。上述するように温度の最小値が採用されるので、このダミー温度は計算のために実質的に用いられることはない。

ＥＣＵ９０は、上記のように求めたエンジン温度に基づいて、予め記憶されている第１制限回転数マップ、及び第１制限時間マップを用いて第１上限回転数及び第１制限時間を求める。この第１制限回転数マップ及び第１制限時間マップは、例えば、エンジン温度に制限回転数又は制限時間を対応付けた２次元のテーブルとして表現することができる。

ＥＣＵ９０は、エンジン１００が運転する外部環境である運転環境の温度（環境温度）として、新気温度、燃料温度、尿素水温度を用いる。

新気は、過給機２４を介して外部から新たに吸入された空気であるため、新気温度は、外部空気の温度が少なくともある程度反映されたものである。

そして、燃料タンク７１及び尿素水タンク４８は、上記で説明したように、エンジン本体１から離れて配置されているので、エンジン１００の運転時の発熱に影響されにくい。従って、燃料タンク７１及び尿素水タンク４８で検出された燃料温度及び尿素水温度は、エンジン１００の外部環境の温度が少なくともある程度反映されたものである。

ＥＣＵ９０は、エンジン１００が運転する外部環境の環境温度を反映できる新気温度、燃料温度、尿素水温度のうち、最も低い温度を環境温度として用いる。これにより、最も厳しい環境温度条件を用いて上記第２上限回転数及び第２制限時間を求めることができるので、エンジン本体１の各部を一層確実に保護することができる。

ＥＣＵ９０では、新気温度、燃料温度、尿素水温度のうち少なくとも何れかを、第２上限回転数及び第２制限時間を求める場合に使用しないように設定することができる。この構成は、図４の切換スイッチで示されている。計算のために用いない旨が設定された温度に関しては、図４に示すように、当該温度が取り得る範囲の上限値がダミー温度として出力される。上述するように温度の最小値が採用されるので、このダミー温度は計算のために実質的に用いられることはない。

ＥＣＵ９０は、上記のように求めたエンジン温度に基づいて、予め記憶されている第２制限回転数マップ、及び第２制限時間マップを用いて、第２上限回転数及び第２制限時間を求める。この第２制限回転数マップ及び第２制限時間マップは、例えば、環境温度に制限回転数又は制限時間を対応付けた２次元のテーブルとして表現することができる。

上記のように、第１上限回転数及び第１制限時間と、第２上限回転数及び第２制限時間と、を求めた後、ＥＣＵ９０は、求められた第１上限回転数及び第２上限回転数のうち、値が小さい方（即ち回転数が少ない方）をハイアイドル制限における制限回転数として設定し、エンジン本体１の回転を制御する。

ＥＣＵ９０は、求められた第１制限時間及び第２制限時間のうち、値が大きい方（時間が長い方）をハイアイドル制限の継続時間（実行時間）として設定する。

ハイアイドル制限の継続時間が達成した後、当該ハイアイドル制限が自動的に解除されても良いし、図５に示すように、運転者のアクセル指示により解除されても良い。

運転者のアクセル指示により解除される場合、例えば、図５に示すように、ＥＣＵ９０は、ハイアイドル制限の継続時間が終了した後、図略のアクセル開度検出部から取得されたアクセル開度に対応するエンジン回転数であるアクセル指示値と、ハイアイドル制限の制限回転数と、を比較する。ＥＣＵ９０は、アクセル指示値が制限回転数以下と判定した場合、制限回転数を所定時間内において徐々に上昇させるように設定する。所定時間が過ぎた後、制限回転数をアクセル指示値に追従させる。

以上に説明したように、本実施形態のエンジン１００は、エンジン本体１と、ＥＣＵ９０とを備える。ＥＣＵ９０は、エンジン本体１を制御する。ＥＣＵ９０は、始動時において、所定条件を満たした場合、ハイアイドル制限を実行可能に構成される。ハイアイドル制限を実行するとき、ＥＣＵ９０は、始動時におけるエンジン温度に基づいて、ハイアイドル回転数の上限値である第１上限回転数と、ハイアイドル制限の継続時間である第１制限時間と、を求める。ＥＣＵ９０は、環境温度に基づいて、ハイアイドル回転数の上限値である第２上限回転数と、ハイアイドル制限の継続時間である第２制限時間と、を求める。ＥＣＵ９０は、求められた第１上限回転数及び第２上限回転数の何れかと、第１制限時間及び第２制限時間の何れかと、に基づいて、ハイアイドル制限を実行する。

これにより、エンジン温度が低い時における高速回転を制限することができる。従って、潤滑不足により過給機等で焼付きが発生するのを防止することができる。

また、本実施形態のエンジン１００において、ＥＣＵ９０は、求められた第１上限回転数及び第２上限回転数のうち、回転数が少ない方を、ハイアイドル制限における回転数制限値として設定する。

これにより、ハイアイドル制限時における制限回転数を一層適切に設定することができる。

また、本実施形態のエンジン１００において、ＥＣＵ９０は、算出された第１制限時間及び第２制限時間のうち、時間が長い方を、ハイアイドル制限の継続時間として設定する。

これにより、ハイアイドル制限の継続時間を一層適切に設定することができる。

また、本実施形態のエンジン１００において、ＥＣＵ９０は、少なくとも冷却水温度、燃料温度、排気温度のうち、最も低い温度をエンジン温度として用いる。

これにより、エンジン温度に関する各部の温度のうち、最も厳しい温度条件を用いて第１上限回転数及び第１制限時間を算出することができる。従って、エンジンの運転状態により適したハイアイドル制限を実行することができる。

また、本実施形態のエンジン１００は、ＡＴＤ４３を備える。ＡＴＤ４３は、尿素水タンク４８から供給された尿素水を排気ガスと混合させ、排気ガスに含まれる窒素酸化物を除去可能に構成される。ＥＣＵ９０は、新気温度、燃料温度、及び尿素水温度のうち、最も低い温度を前記環境温度として用いる。

これにより、最も厳しい条件を用いることで、エンジン１００の運転環境を適切に反映した第２上限回転数及び第２制限時間を求めることができる。従って、低温時における高速回転を一層確実に回避することができる。

また、本実施形態のエンジン１００において、始動時におけるハイアイドル制限を実行する所定条件は、少なくとも冷却水温度、前記燃料温度、排気温度の全てが、それぞれの閾値を下回ることである。

これにより、不必要なハイアイドル制限の実行を回避することができ、エンジン１００の始動性を向上することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

エンジン１００は、ＥＧＲ装置５０を備えなくても良い。この場合、冷却水温度センサ９１は、吸気管２１から構成された吸気通路の何れの位置に配置されても良いし、吸気マニホールド２３に配置されても良い。

排気温度センサ９３を設けなくても良い。この場合、例えば、ＥＧＲ装置５０に設けられた図略のＥＧＲガス温度センサにより検出されたＥＧＲガス温度を排気温度として用いることができる。

第１上限回転数を求めるときに用いる燃料温度と、第２上限回転数を求めるときに用いる燃料温度と、のそれぞれは、異なる温度センサから検出されても良い。例えば、第１上限回転数を求めるときに用いる燃料温度は、インジェクタ７５に近い位置に設けられた燃料温度センサによって検出され、第２上限回転数を求めるときに用いる燃料温度は、燃料タンク７１に設けられた燃料温度センサによって検出される。

エンジン温度として、エンジンオイルの温度を用いることもできる。この構成では、冷却水温度、燃料温度、排気温度、エンジンオイルの温度のうち、最も低い温度がエンジン温度として用いられる。

１ エンジン本体
９０ ＥＣＵ（制御部）
１００ エンジン

Claims (6)

1. エンジン本体とエンジン本体を制御する制御部とを備えるエンジンであって、
   前記制御部は、始動時において、所定条件を満たした場合に、ハイアイドル制限を実行可能に構成され、
   前記ハイアイドル制限を実行するとき、前記制御部は、
   始動時におけるエンジン温度に基づいて、ハイアイドル回転数の上限値である第１上限回転数と、前記ハイアイドル制限の継続時間である第１制限時間と、を求め、
   環境温度に基づいて、ハイアイドル回転数の上限値である第２上限回転数と、前記ハイアイドル制限の継続時間である第２制限時間と、を求め、
   求められた前記第１上限回転数及び前記第２上限回転数の何れかと、前記第１制限時間及び前記第２制限時間の何れかと、に基づいて、前記ハイアイドル制限を実行することを特徴とするエンジン。
2. 請求項１に記載のエンジンであって、
   前記制御部は、求められた前記第１上限回転数及び前記第２上限回転数のうち、回転数が少ない方を、前記ハイアイドル制限における回転数制限値として設定することを特徴とするエンジン。
3. 請求項１又は２に記載のエンジンであって、
   前記制御部は、求められた前記第１制限時間及び前記第２制限時間のうち、時間が長い方を、前記ハイアイドル制限の継続時間として設定することを特徴とするエンジン。
4. 請求項１から３までの何れか一項に記載のエンジンであって、
   前記制御部は、少なくとも冷却水温度、燃料温度、排気温度のうち、最も低い温度を前記エンジン温度として用いることを特徴とするエンジン。
5. 請求項１から４までの何れか一項に記載のエンジンであって、
   尿素水タンクから供給された尿素水を排気ガスと混合させ、排気ガスに含まれる窒素酸化物を除去可能に構成される排気浄化装置を備え、
   前記制御部は、新気温度、燃料温度、及び尿素水温度のうち、最も低い温度を前記環境温度として用いることを特徴とするエンジン。
6. 請求項１から５までの何れか一項に記載のエンジンであって、
   始動時における前記ハイアイドル制限を実行する前記所定条件は、少なくとも冷却水温度、燃料温度、排気温度の全てが、それぞれの閾値を下回ることであることを特徴とするエンジン。

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