JP6957366B2 - 内燃機関及び内燃機関の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関及び内燃機関の制御方法に関するものである。

従来、内燃機関に吸入される空気の異物を濾過して除去するために、内燃機関にはエアフィルタ（吸気フィルタ）が備えられている。エアフィルタは時間経過とともに目詰まりが発生し、この目詰まりが圧力損失の要因となるため、定期的な交換や洗浄等が必要となる。特に、エアフィルタの目があまりにも細かい場合、新品であっても（目詰まりがなくとも）吸気の圧損抵抗となってしまうため、設計検討により、適切な目のサイズ（メッシュ）のエアフィルタが設けられている。このように、圧損による吸気効率の低下は止むを得ないことと考えられている。

また、近年、このようなエアフィルタの目詰まりを抑制する技術として、特許文献１のようにエアクリーナの吸入側に空気旋回手段と切換手段とを有するプレクリーナを配置する技術が報告されてきている。

特開２００６−３７９４７号公報

内燃機関に吸入される空気に異物が含まれていた場合、その影響を受けるのはエアフィルタだけではない。ここで、内燃機関に吸入される空気に異物が含まれていた場合の影響について、図２を参照してより詳しく説明する。

図２は従来の内燃機関の構成の一例を示す簡略構成図である。図２に示すように、従来の内燃機関１０１は、空気と燃料を燃焼させて動力を発生させるエンジン本体１０２と、エンジン本体１０２に空気を供給するための吸気ライン１０３と、エンジン本体１０２から発生した排気ガスを外部に排出するための排気ライン１０４と、を備えている。

吸気ライン１０３には、吸気ライン１０３に吸入される空気に含まれる異物を除去するエアフィルタ１３１が設けられている。エンジン本体１０２の内部には、エンジン本体１０２の内部を循環する潤滑油中に含まれる異物を除去するオイルフィルタ１２１が設けられている。排気ライン１０４には、排気ガス中の粒子状物質を除去する排気フィルタ１４１が設けられている。

吸気ライン１０３から混入した異物は、空気流れの系統（過給機、吸気マニホールド、燃焼室、排気マニホールド、排気管、煙突、消音器／マフラー等）にとどまらず、ライナとピストンリングの隙間やピストンリングの“合口（隙間）”を通じて、エンジン本体１０２の燃焼室内からクランクケース内に混入する。クランクケース内に混入した異物は、オイルパン等に溜まっている潤滑油（エンジンオイル又はＬｕｂｒｉｃａｎｔ Ｏｉｌ（ＬＯ）とも言う）に混入する。異物が混入した潤滑油は、エンジン本体１０２内のオイル回路に従って、エンジン本体１０２内を循環する。その循環過程の中にオイルフィルタ１２１があり、潤滑油中の異物を除去するように構成されている。このオイルフィルタ１２１も、時間の経過とともに目詰まりを起こすため、定期的な交換が必要となる。しかし、このオイルフィルタ１２１の設計仕様は、空気中からの潤滑油への異物の混入度合いと連動したものではない。従って、空気由来の異物がオイルフィルタ１２１に多く付着した場合、オイルフィルタ１２１の目詰まりが早くなる（寿命が短くなる）ことが考えられる。

また、エアフィルタ１３１を通過した異物のうち、ある程度の割合の量は、エンジン本体１０２の燃焼室を通じて、排気ライン１０４に排出される。例えばディーゼルエンジンでは、排気ライン１０４に排気フィルタ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ：ＤＰＦ）１４１等が設けられており、このフィルタによっても粒子の捕集が行われている。ただし、排気フィルタ１４１の主目的は、燃焼により生じるスス成分の捕集である。吸気ライン１０３から混入した異物の混入量が過多の場合、排気フィルタ１４１の目詰まりが早くなる（寿命が短くなる）ことが考えられる。

上記の特許文献１は、エアクリーナの吸入側に空気旋回手段と切換手段とを有するプレクリーナを配置することで、エアクリーナの寿命の延長を図っている。しかしながら、この特許文献１は、さらに下流のオイルフィルタや排気フィルタの寿命の延長については考慮されていない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、エアフィルタによる圧力損失を低減するとともに、異物による目詰まりの心配があるエアフィルタ、オイルフィルタ、排気フィルタ等のフィルタを長寿命化させることができる内燃機関及び内燃機関の制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の内燃機関は以下の手段を採用する。
本発明は、空気と燃料を燃焼させて動力を発生させるエンジン本体と、前記エンジン本体に空気を供給するための吸気ラインと、前記エンジン本体から発生した排気ガスを外部に排出するための排気ラインと、を備え、前記吸気ラインには、前記吸気ラインに吸入される空気に含まれる異物を検出する吸気ダストセンサと、前記吸気ダストセンサの下流側に接続され、前記異物を除去するサイクロンフィルタと、前記サイクロンフィルタの下流側に接続され、前記サイクロンフィルタを通過した異物を除去するエアフィルタと、前記吸気ダストセンサと前記サイクロンフィルタとの間から分岐して、前記エアフィルタと前記エンジン本体との間に接続される第１のフィルタバイパスラインと、が設けられ、前記エンジン本体の内部には、前記エンジン本体の内部を循環する潤滑油中に含まれる異物を除去するオイルフィルタが設けられ、前記排気ラインには、前記排気ガス中の粒子状物質を除去する排気フィルタが設けられ、前記吸気ダストセンサの出力に基づいて、前記第１のフィルタバイパスラインの使用を切り換える制御部が設けられる内燃機関を提供する。

本発明の内燃機関においては、吸気ラインに第１のフィルタバイパスラインが設けられているため、吸気ラインに吸入された空気を第１のフィルタバイパスラインに送ることで、サイクロンフィルタ及びエアフィルタを迂回することができる。また、吸気ラインに吸気ダストセンサが設けられているため、吸気ラインに吸入される空気に含まれる異物を検出することができる。加えて、吸気ダストセンサの出力に基づいて、第１のフィルタバイパスラインの使用を切り換える制御部が設けられているため、吸気ダストセンサによる異物の検出結果に基づいて、制御部により第１のフィルタバイパスラインの使用を切り換えることができる。具体的には、吸気ラインに吸入された空気がエンジン運転に影響がないと判断できるレベルの清浄空気である場合、吸気ラインのサイクロンフィルタやエアフィルタを通過させる必要はない。従って、このような清浄空気をバイパスラインに送る（即ち、バイパスラインを使用する）ことで、吸入された空気を早くエンジン本体に送ることができるとともに、エアフィルタによる圧力損失を低減することができる。また、本発明の内燃機関においては、吸気ラインに吸入される空気に含まれる異物は、まずサイクロンフィルタにより除去されるように構成されているため、異物による目詰まりの心配がないサイクロンフィルタにより、異物の除去を最初に行うことができる。従って、サイクロンフィルタの下流側に存在し、異物による目詰まりの心配があるエアフィルタ、オイルフィルタ、排気フィルタ等のフィルタを長寿命化（交換頻度を低減）させることができる。

上記内燃機関は、前記エアフィルタの入口圧と出口圧との圧力差を検出するエアフィルタ差圧センサを備え、前記制御部は、前記エアフィルタ差圧センサの出力に基づいて、前記エアフィルタの交換を通知することが好ましい。

エアフィルタ差圧センサが設けられていれば、エアフィルタの目詰まりの状況を監視することができる。また、制御部がエアフィルタ差圧センサの出力に基づいてエアフィルタの交換を通知するように構成されていれば、作業者にエアフィルタの交換を早く通知することができる。これにより、エアフィルタの目詰まりを早期に発見することが可能となる。

上記内燃機関は、前記オイルフィルタの入口圧と出口圧との圧力差を検出するオイルフィルタ差圧センサを備え、前記制御部は、前記オイルフィルタ差圧センサの出力に基づいて、前記オイルフィルタの交換を通知することが好ましい。

オイルフィルタ差圧センサが設けられていれば、オイルフィルタの目詰まりの状況を監視することができる。また、制御部がオイルフィルタ差圧センサの出力に基づいてオイルフィルタの交換を通知するように構成されていれば、作業者にオイルフィルタの交換を早く通知することができる。これにより、オイルフィルタの目詰まりを早期に発見することが可能となる。

上記内燃機関において、前記吸気ラインには、前記サイクロンフィルタと前記エアフィルタとの間から分岐して、前記エアフィルタと前記エンジン本体との間に接続される第２のフィルタバイパスラインがさらに設けられ、前記制御部は、前記吸気ダストセンサの出力及び前記エアフィルタ差圧センサの出力に基づいて、前記第２のフィルタバイパスラインの使用を切り換えることが好ましい。

第２のフィルタバイパスラインが設けられていれば、サイクロンフィルタで異物が除去された空気を第２のフィルタバイパスラインに送ることで、エアフィルタを迂回することができる。従って、第２のフィルタバイパスラインを利用すれば、サイクロンフィルタで空気中の異物を除去することができるため、下流側のオイルフィルタや排気フィルタへの悪影響を抑制することができる。また、制御部が吸気ダストセンサの出力に基づいて第２のフィルタバイパスラインの使用を切り換えるように構成されていれば、吸気ラインに吸入された空気の清浄度合いに応じて、第１のフィルタバイパスラインを利用する、第２のフィルタバイパスラインを利用する、又はいずれのバイパスラインも利用しないといった３段階の運用が可能となる。加えて、制御部がエアフィルタ差圧センサの出力に基づいて第２のフィルタバイパスラインの使用を切り換えるように構成されていれば、エアフィルタの異常が検出されたときは、第２のフィルタバイパスラインを利用してエアフィルタを迂回することができる。例えば、エアフィルタの目詰まりが確認されたとき、第２のフィルタバイパスラインを利用してエアフィルタを迂回している間にエアフィルタの交換を行うことができる。

本発明は、空気と燃料を燃焼させて動力を発生させるエンジン本体と、前記エンジン本体に空気を供給するための吸気ラインと、前記エンジン本体から発生した排気ガスを外部に排出するための排気ラインと、を備え、前記吸気ラインには、前記吸気ラインに吸入される空気に含まれる異物を検出する吸気ダストセンサと、前記吸気ダストセンサの下流側に接続され、前記異物を除去するサイクロンフィルタと、前記サイクロンフィルタの下流側に接続され、前記サイクロンフィルタを通過した異物を除去するエアフィルタと、前記吸気ダストセンサと前記サイクロンフィルタとの間から分岐して、前記エアフィルタと前記エンジン本体との間に接続される第１のフィルタバイパスラインと、が設けられ、前記エンジン本体の内部には、前記エンジン本体の内部を循環する潤滑油中に含まれる異物を除去するオイルフィルタが設けられ、前記排気ラインには、前記排気ガス中の粒子状物質を除去する排気フィルタが設けられた内燃機関の制御方法において、前記吸気ラインに吸入される空気に含まれる異物を前記吸気ダストセンサにより検出する異物検出工程と、前記サイクロンフィルタにより、前記異物を除去する第１の異物除去工程と、前記エアフィルタにより、前記サイクロンフィルタを通過した異物を除去する第２の異物除去工程と、前記排気フィルタにより、前記排気ガス中の粒子状物質を除去する粒子状物質除去工程と、を有し、前記吸気ダストセンサの出力に基づいて、前記第１のフィルタバイパスラインを使用し、前記第１の異物除去工程及び前記第２の異物除去工程をスキップするように制御する内燃機関の制御方法を提供する。

本発明の内燃機関の制御方法においては、吸気ラインに第１のフィルタバイパスラインが設けられた内燃機関を使用するため、吸気ラインに吸入された空気を第１のフィルタバイパスラインに送ることで、サイクロンフィルタ及びエアフィルタを迂回することができる。また、吸気ラインに吸気ダストセンサが設けられた内燃機関を使用するため、吸気ラインに吸入される空気に含まれる異物を検出することができる。従って、吸気ダストセンサによる異物の検出結果に基づいて第１のフィルタバイパスラインを使用するか否かを判断することができる。具体的には、吸気ラインに吸入された空気がエンジン運転に影響がないと判断できるレベルの清浄空気である場合、吸気ラインのサイクロンフィルタやエアフィルタを通過させる必要はない。従って、このような清浄空気をバイパスラインに送ることで第１の異物除去工程及び第２の異物除去工程をスキップすることができるため、吸入された空気を早くエンジン本体に送ることができるとともに、エアフィルタによる圧力損失を低減することができる。また、本発明の内燃機関の制御方法においては、吸気ラインに吸入される空気に含まれる異物は、まずサイクロンフィルタにより除去されるように構成されているため、異物による目詰まりの心配がないサイクロンフィルタにより、異物の除去を最初に行うことができる。従って、サイクロンフィルタの下流側に存在し、異物による目詰まりの心配があるエアフィルタ、オイルフィルタ、排気フィルタ等のフィルタを長寿命化（交換頻度を低減）させることができる。

本発明の内燃機関及び内燃機関の制御方法であれば、エアフィルタによる圧力損失を低減するとともに、異物による目詰まりの心配があるエアフィルタ、オイルフィルタ、排気フィルタ等のフィルタを長寿命化させることができる。

本発明の一実施形態に係る内燃機関の構成を示す簡略構成図である。 従来の内燃機関の構成の一例を示す簡略構成図である。

以下に、本発明に係る内燃機関の一実施形態について、図面を参照して説明する。

〔内燃機関〕
以下、本発明の一実施形態に係る内燃機関について、図１を用いて説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る内燃機関の構成を示す簡略構成図である。
本実施形態の内燃機関１は、空気と燃料を燃焼させて動力を発生させるエンジン本体２と、エンジン本体２に空気を供給するための吸気ライン３と、エンジン本体２から発生した排気ガスを外部に排出するための排気ライン４と、を備えている。

吸気ライン３には、吸気ダストセンサ３２と、サイクロンフィルタ３３と、エアフィルタ３１と、第１のフィルタバイパスライン３４と、が設けられている。吸気ダストセンサ３２は、吸気ライン３に吸入される空気に含まれる異物を検出する。サイクロンフィルタ３３は、吸気ダストセンサ３２の下流側に接続され、異物を除去する。エアフィルタ３１は、サイクロンフィルタ３３の下流側に接続され、サイクロンフィルタ３３を通過した異物を除去する。第１のフィルタバイパスライン３４は、吸気ダストセンサ３２とサイクロンフィルタ３３との間から分岐して、エアフィルタ３１とエンジン本体２との間に接続される。

吸気ダストセンサ３２としては、空気中に含まれる異物を検出できるものであれば、特に限定されない。具体的には、吸気ライン３を流れる空気に光信号を当てて異物の有無を検出する汎用の光学式センサを挙げることができる。

吸気ダストセンサ３２の下流（吸気ダストセンサ３２とサイクロンフィルタ３３との間、第１のフィルタバイパスライン３４への分岐点より下流）には、開閉可能な弁３５が設けられている。また、第１のフィルタバイパスライン３４の途中には、開閉可能な弁３６が設けられている。第１のフィルタバイパスライン３４を使用する場合は、弁３５が閉じられ、弁３６が開かれる。一方、第１のフィルタバイパスライン３４を使用しない場合は、弁３５が開かれ、弁３６が閉じられる。

ここで、内燃機関１には、吸気ダストセンサ３２の出力に基づいて、第１のフィルタバイパスライン３４の使用を切り換える制御部５が設けられている。具体的には、制御部５は、第１のフィルタバイパスライン３４を使用する場合は、弁３５を閉じ、弁３６を開く制御を行う。一方、第１のフィルタバイパスライン３４を使用しない場合は、弁３５を開き、弁３６を閉じる制御を行う。

制御部５は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

エアフィルタ３１には、エアフィルタ３１の入口圧と出口圧との圧力差を検出するエアフィルタ差圧センサ３７が備えられている。エアフィルタ差圧センサ３７は、エアフィルタ３１の入口圧と出口圧との圧力差を検出する。エアフィルタ差圧センサ３７の出力は、制御部５に送信される。制御部５では、差圧が所定値を超えた場合に、エアフィルタ３１の目詰まりを判断する。なお、差圧センサに代えて、エアフィルタ３１の上流側の圧力を測る上流側圧力センサと、エアフィルタ３１の下流側の圧力を測る下流側圧力センサとを設けても良い。

制御部５は、エアフィルタ差圧センサ３７の出力に基づいて、エアフィルタ３１の交換を通知するように構成されている。通知方法については特に限定されないが、例えば警報で通知する方法が挙げられる。

吸気ライン３には、サイクロンフィルタ３３とエアフィルタ３１との間から分岐して、エアフィルタ３１とエンジン本体２との間に接続される第２のフィルタバイパスライン３８がさらに設けられている。この第２のフィルタバイパスライン３８の途中には、開閉可能な弁３９が設けられている。また、サイクロンフィルタ３３の下流（サイクロンフィルタ３３とエアフィルタ３１との間、第２のフィルタバイパスライン３８への分岐点より下流）には、開閉可能な弁４０が設けられている。第２のフィルタバイパスライン３８を使用する場合は、弁４０が閉じられ、弁３９が開かれる。一方、第２のフィルタバイパスライン３８を使用しない場合は、弁４０が開かれ、弁３９が閉じられる。

制御部５は、吸気ダストセンサ３２の出力及びエアフィルタ差圧センサ３７の出力に基づいて、第２のフィルタバイパスライン３８の使用を切り換えるように構成されている。具体的には、制御部５は、第２のフィルタバイパスライン３８を使用する場合は、弁４０を閉じ、弁３９を開く制御を行う。一方、第２のフィルタバイパスライン３８を使用しない場合は、弁４０を開き、弁３９を閉じる制御を行う。

エンジン本体２の内部には、エンジン本体２の内部を循環する潤滑油中に含まれる異物を除去するオイルフィルタ２１が設けられている。そして、オイルフィルタ２１には、オイルフィルタ２１の入口圧と出口圧との圧力差を検出するオイルフィルタ差圧センサ２２が備えられている。オイルフィルタ差圧センサ２２は、オイルフィルタ２１の入口圧と出口圧との圧力差を検出する。オイルフィルタ差圧センサ２２の出力は、制御部５に送信される。制御部５では、差圧が所定値を超えた場合に、オイルフィルタ２１の目詰まりを判断する。なお、差圧センサに代えて、オイルフィルタ２１の上流側の圧力を測る上流側圧力センサと、オイルフィルタ２１の下流側の圧力を測る下流側圧力センサとを設けても良い。

制御部５は、オイルフィルタ差圧センサ２２の出力に基づいて、オイルフィルタ２１の交換を通知するように構成されている。通知方法については特に限定されないが、例えば警報で通知する方法が挙げられる。

排気ライン４には、排気ガス中の粒子状物質を除去する排気フィルタ４１が設けられている。排気フィルタ４１としては、例えば差圧センサがもともと備えられているものを使用する。

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
上記したように、本実施形態の内燃機関１においては、吸気ライン３に第１のフィルタバイパスライン３４が設けられている。吸気ライン３に吸入された空気を第１のフィルタバイパスライン３４に送ることで、サイクロンフィルタ３３及びエアフィルタ３１を迂回することができる。また、吸気ライン３に吸気ダストセンサ３２が設けられているため、吸気ライン３に吸入される空気に含まれる異物を検出することができる。加えて、内燃機関１は吸気ダストセンサ３２の出力に基づいて、第１のフィルタバイパスライン３４の使用を切り換える制御部５が設けられている。これにより、吸気ダストセンサ３２による異物の検出結果に基づいて、制御部５により第１のフィルタバイパスライン３４の使用を切り換えることができる。

具体的には、吸気ライン３に吸入された空気がエンジン運転に影響がないと判断できるレベルの清浄空気である場合、吸気ライン３のサイクロンフィルタ３３やエアフィルタ３１を通過させる必要はない。従って、このような清浄空気をバイパスラインに送る（即ち、バイパスラインを使用する）ことで、吸入された空気を早くエンジン本体２に送ることができるとともに、エアフィルタ３１による圧力損失を低減することができる。

本実施形態の内燃機関１においては、吸気ライン３に吸入される空気に含まれる異物は、まずサイクロンフィルタ３３により除去されるように構成されている。従って、異物による目詰まりの心配がないサイクロンフィルタ３３により、異物の除去を最初に行うことができる。これにより、サイクロンフィルタ３３の下流側に存在し、異物による目詰まりの心配があるエアフィルタ３１、オイルフィルタ２１、排気フィルタ４１等のフィルタを長寿命化（交換頻度を低減）させることができる。

エアフィルタ差圧センサ３７が設けられていれば、エアフィルタ３１の目詰まりの状況を監視することができる。また、制御部５がエアフィルタ差圧センサ３７の出力に基づいてエアフィルタ３１の交換を通知するように構成されていれば、作業者にエアフィルタ３１の交換を早く通知することができる。これにより、エアフィルタ３１の目詰まりを早期に発見することが可能となる。

オイルフィルタ差圧センサ２２が設けられていれば、オイルフィルタ２１の目詰まりの状況を監視することができる。また、制御部５がオイルフィルタ差圧センサ２２の出力に基づいてオイルフィルタ２１の交換を通知するように構成されていれば、作業者にオイルフィルタ２１の交換を早く通知することができる。これにより、オイルフィルタ２１の目詰まりを早期に発見することが可能となる。

第２のフィルタバイパスライン３８が設けられていれば、サイクロンフィルタ３３で異物が除去された空気を第２のフィルタバイパスライン３８に送ることで、エアフィルタ３１を迂回することができる。従って、第２のフィルタバイパスライン３８を利用すれば、サイクロンフィルタ３３で空気中の異物を除去することができるため、下流側のオイルフィルタ２１や排気フィルタ４１への悪影響を抑制することができる。

また、制御部５が吸気ダストセンサ３２の出力に基づいて第２のフィルタバイパスライン３８の使用を切り換えるように構成されていれば、吸気ライン３に吸入された空気の清浄度合いに応じて運用を変更することが可能となる。具体的には、第１のフィルタバイパスライン３４を利用する、第２のフィルタバイパスライン３８を利用する、又はいずれのバイパスラインも利用しないといった３段階の運用が可能となる。加えて、制御部５がエアフィルタ差圧センサ３７の出力に基づいて第２のフィルタバイパスライン３８の使用を切り換えるように構成されていれば、エアフィルタ３１の異常が検出されたときは、エアフィルタ３１を迂回することができる。例えば、エアフィルタ３１の目詰まりが確認されたとき、第２のフィルタバイパスライン３８を利用してエアフィルタ３１を迂回している間にエアフィルタ３１の交換を行うことができる。

〔内燃機関の制御方法〕
次に、本発明の内燃機関の制御方法の一例について説明する。
本発明の内燃機関の制御方法は、異物検出工程と、第１の異物除去工程と、第２の異物除去工程と、粒子状物質除去工程と、を有する。異物検出工程においては、吸気ラインに吸入される空気に含まれる異物を吸気ダストセンサにより検出する。第１の異物除去工程においては、サイクロンフィルタにより異物を除去する。第２の異物除去工程においては、エアフィルタにより、サイクロンフィルタを通過した異物を除去する。粒子状物質除去工程においては、排気フィルタにより、排気ガス中の粒子状物質を除去する。そして、吸気ダストセンサの出力に基づいて、第１のフィルタバイパスラインを使用し、第１の異物除去工程及び第２の異物除去工程をスキップするように制御する。

なお、以下では、図１に示す内燃機関１において、本発明の内燃機関の制御方法を適用する場合を一例として説明するが、これに限定されない。

（異物検出工程）
異物検出工程においては、吸気ライン３に吸入される空気に含まれる異物を吸気ダストセンサ３２により検出する。具体的な検出方法については、上記した通りである。

（第１の異物除去工程）
第１の異物除去工程においては、サイクロンフィルタ３３により異物を除去する。

（第２の異物除去工程）
第２の異物除去工程においては、エアフィルタ３１により、サイクロンフィルタ３３を通過した異物を除去する。

（粒子状物質除去工程）
粒子状物質除去工程においては、排気フィルタ４１により、エンジン本体２から発生し、排気ライン４に流入した排気ガス中の粒子状物質を除去する。

ここで、本実施形態においては、吸気ダストセンサ３２の出力に基づいて、第１のフィルタバイパスライン３４を使用し、第１の異物除去工程及び第２の異物除去工程をスキップするように制御する。具体的には、吸気ダストセンサ３２により、吸気ライン３に吸入された空気がエンジン運転に影響がないレベルの清浄空気と判断された場合、弁３５を閉じ、弁３６を開いて第１のフィルタバイパスライン３４を使用する。これにより、サイクロンフィルタ３３及びエアフィルタ３１を迂回することで、第１の異物除去工程及び第２の異物除去工程をスキップする。

また、本実施形態においては、吸気ダストセンサ３２の出力に基づいて、第２のフィルタバイパスライン３８を使用し、第２の異物除去工程のみをスキップする制御もなされる。具体的には、吸気ダストセンサ３２により、吸気ライン３に吸入された空気に少量の異物が含まれていると判断された場合、弁４０を閉じ、弁３９を開いて第２のフィルタバイパスライン３８を使用する。これにより、サイクロンフィルタ３３による異物の除去（第１の異物除去工程）を行った後、エアフィルタ３１を迂回することで、第２の異物除去工程のみをスキップする。

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
上記したように、本実施形態の内燃機関の制御方法においては、吸気ライン３に第１のフィルタバイパスライン３４が設けられた内燃機関１を使用する。吸気ライン３に吸入された空気を第１のフィルタバイパスライン３４に送ることで、サイクロンフィルタ３３及びエアフィルタ３１を迂回することができる。また、吸気ライン３に吸気ダストセンサ３２が設けられた内燃機関１を使用するため、吸気ライン３に吸入される空気に含まれる異物を検出することができる。従って、吸気ダストセンサ３２による異物の検出結果に基づいて第１のフィルタバイパスライン３４を使用するか否かを判断することができる。

具体的には、吸気ライン３に吸入された空気がエンジン運転に影響がないと判断できるレベルの清浄空気である場合、吸気ライン３のサイクロンフィルタ３３やエアフィルタ３１を通過させる必要はない。従って、このような清浄空気をバイパスラインに送ることで第１の異物除去工程及び第２の異物除去工程をスキップすることができる。これにより、吸入された空気を早くエンジン本体２に送ることができるとともに、エアフィルタ３１による圧力損失を低減することができる。

また、本実施形態の内燃機関の制御方法においては、吸気ライン３に吸入される空気に含まれる異物は、まずサイクロンフィルタ３３により除去されるように構成されている。従って、異物による目詰まりの心配がないサイクロンフィルタ３３により、異物の除去を最初に行うことができる。これにより、サイクロンフィルタ３３の下流側に存在し、異物による目詰まりの心配があるエアフィルタ３１、オイルフィルタ２１、排気フィルタ４１等のフィルタを長寿命化（交換頻度を低減）させることができる。

吸気ダストセンサ３２の出力に基づいて第２のフィルタバイパスライン３８を使用し、第２の異物除去工程のみをスキップするように構成されていれば、吸気ライン３に吸入された空気の清浄度合いに応じて運用を変更することが可能となる。具体的には、第１の異物除去工程及び第２の異物除去工程をスキップする、第２の異物除去工程のみをスキップする、又はいずれの異物除去工程もスキップしないといった３段階の運用が可能となる。加えて、エアフィルタ差圧センサ３７の出力に基づいて第２のフィルタバイパスライン３８を使用し、第２の異物除去工程のみをスキップするように構成されていれば、エアフィルタ３１の異常が検出されたときは、エアフィルタ３１を迂回することができる。例えば、エアフィルタ３１の目詰まりが確認されたとき、第２の異物除去工程のみをスキップしてエアフィルタ３１を迂回している間にエアフィルタ３１の交換を行うことができる。

なお、上記実施形態においては、内燃機関１に弁３５，３６，３９，４０の４つの弁を設けた場合を例として説明したが、これに限定されない。即ち、弁の数を５つ以上設けた態様としても良い。また、３方弁を用いても良い。

１ 内燃機関
２ エンジン本体
３ 吸気ライン
４ 排気ライン
５ 制御部
２１ オイルフィルタ
２２ オイルフィルタ差圧センサ
３１ エアフィルタ
３２ 吸気ダストセンサ
３３ サイクロンフィルタ
３４ 第１のフィルタバイパスライン
３５，３６，３９，４０ 弁
３７ エアフィルタ差圧センサ
３８ 第２のフィルタバイパスライン
４１ 排気フィルタ

Claims (5)

1. 空気と燃料を燃焼させて動力を発生させるエンジン本体と、
   前記エンジン本体に空気を供給するための吸気ラインと、
   前記エンジン本体から発生した排気ガスを外部に排出するための排気ラインと、
   を備え、
   前記吸気ラインには、前記吸気ラインに吸入される空気に含まれる異物を検出する吸気ダストセンサと、前記吸気ダストセンサの下流側に接続され、前記異物を除去するサイクロンフィルタと、前記サイクロンフィルタの下流側に接続され、前記サイクロンフィルタを通過した異物を除去するエアフィルタと、前記吸気ダストセンサと前記サイクロンフィルタとの間から分岐して、前記エアフィルタと前記エンジン本体との間に接続される第１のフィルタバイパスラインと、が設けられ、
   前記エンジン本体の内部には、前記エンジン本体の内部を循環する潤滑油中に含まれる異物を除去するオイルフィルタが設けられ、
   前記排気ラインには、前記排気ガス中の粒子状物質を除去する排気フィルタが設けられ、
   前記吸気ダストセンサの出力に基づいて、前記第１のフィルタバイパスラインの使用を切り換える制御部が設けられることを特徴とする内燃機関。
2. 前記エアフィルタの入口圧と出口圧との圧力差を検出するエアフィルタ差圧センサを備え、
   前記制御部は、前記エアフィルタ差圧センサの出力に基づいて、前記エアフィルタの交換を通知することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記オイルフィルタの入口圧と出口圧との圧力差を検出するオイルフィルタ差圧センサを備え、
   前記制御部は、前記オイルフィルタ差圧センサの出力に基づいて、前記オイルフィルタの交換を通知することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関。
4. 前記吸気ラインには、前記サイクロンフィルタと前記エアフィルタとの間から分岐して、前記エアフィルタと前記エンジン本体との間に接続される第２のフィルタバイパスラインがさらに設けられ、
   前記制御部は、前記吸気ダストセンサの出力及び前記エアフィルタ差圧センサの出力に基づいて、前記第２のフィルタバイパスラインの使用を切り換えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
5. 空気と燃料を燃焼させて動力を発生させるエンジン本体と、前記エンジン本体に空気を供給するための吸気ラインと、前記エンジン本体から発生した排気ガスを外部に排出するための排気ラインと、を備え、前記吸気ラインには、前記吸気ラインに吸入される空気に含まれる異物を検出する吸気ダストセンサと、前記吸気ダストセンサの下流側に接続され、前記異物を除去するサイクロンフィルタと、前記サイクロンフィルタの下流側に接続され、前記サイクロンフィルタを通過した異物を除去するエアフィルタと、前記吸気ダストセンサと前記サイクロンフィルタとの間から分岐して、前記エアフィルタと前記エンジン本体との間に接続される第１のフィルタバイパスラインと、が設けられ、前記エンジン本体の内部には、前記エンジン本体の内部を循環する潤滑油中に含まれる異物を除去するオイルフィルタが設けられ、前記排気ラインには、前記排気ガス中の粒子状物質を除去する排気フィルタが設けられた内燃機関の制御方法において、
   前記吸気ラインに吸入される空気に含まれる異物を前記吸気ダストセンサにより検出する異物検出工程と、
   前記サイクロンフィルタにより、前記異物を除去する第１の異物除去工程と、
   前記エアフィルタにより、前記サイクロンフィルタを通過した異物を除去する第２の異物除去工程と、
   前記排気フィルタにより、前記排気ガス中の粒子状物質を除去する粒子状物質除去工程と、
   を有し、
   前記吸気ダストセンサの出力に基づいて、前記第１のフィルタバイパスラインを使用し、前記第１の異物除去工程及び前記第２の異物除去工程をスキップするように制御することを特徴とする内燃機関の制御方法。

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