(57)【要約】【課題】特装車における補機の使用時にパティキュレートフィルタの再生制御の実施による補機の作動不良を回避する。【解決手段】エンジン動力をパワーテイクオフ装置１４を介しアイドリング状態で取り出して補機１５を駆動し得るようにした特装車に適用するための排気浄化装置に関し、排気管４の途中に装備された触媒再生型のパティキュレートフィルタ６と、その再生を図る必要が生じた際に燃料噴射装置１０に対し燃料のメイン噴射に続いて非着火のタイミングでポスト噴射を追加し且つアイドリング状態でのポスト噴射の実行時に限り通常のアイドリング時よりエンジン回転数を上げるべくメイン噴射の一回当たりの噴射量を増加せしめる再生制御指令を出力する制御装置９とを備え、パワーテイクオフ装置１４が作動状態にある条件下で制御装置９から再生制御指令が出力されないように構成する。【選択図】        図１
2004150417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン動力をパワーテイクオフ装置を介しアイドリング状態で取り出して補機を駆動し得るようにした特装車に適用するための排気浄化装置であって、エンジンからの排気ガスが流通する排気管の途中に装備された触媒再生型のパティキュレートフィルタと、捕集済みパティキュレートを燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要が生じた際にエンジンの燃料噴射装置に対し圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を追加し且つアイドリング状態でのポスト噴射の実行時に限り通常のアイドリング時よりエンジンの回転数を上げるべくメイン噴射の一回当たりの噴射量を増加せしめる再生制御指令を出力する制御装置とを備え、前記パワーテイクオフ装置が作動状態にある条件下で前記制御装置から再生制御指令が出力されないように構成したことを特徴とする排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。
【０００３】
この種のパティキュレートフィルタは、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。
【０００４】
そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ない為、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量のセリウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒を一体的に担持させた触媒再生型のパティキュレートフィルタの実用化が進められている。
【０００５】
即ち、このような触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となるのである。
【０００６】
ただし、斯かる触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用した場合であっても、排気温度の低い運転領域では、パティキュレートの処理量よりも捕集量が上まわってしまうので、このような低い排気温度での運転状態が続くと、パティキュレートフィルタの再生が良好に進まずに該パティキュレートフィルタが過捕集状態に陥る虞れがあり、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階でパティキュレートフィルタより上流側の排気ガス中に燃料を添加してパティキュレートフィルタの強制再生を行うことが考えられている。
【０００７】
つまり、パティキュレートフィルタより上流側で燃料を添加すれば、その添加された燃料がパティキュレートフィルタの酸化触媒上で酸化反応し、その反応熱により触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタの再生化が図られることになる。
【０００８】
尚、この種のパティキュレートフィルタの積極的な再生を図る方法に関しては、未公開の先行出願である下記の特許文献１や特許文献２にもとりあげられており、これらの文献中の説明では、エンジンの燃料噴射装置に対し圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を行うことで燃料添加を実行するようにしている。
【０００９】
【特許文献１】
特願２００１−３５５０６１号
【特許文献２】
特願２００２−２０３７４号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した如き再生制御を実施するに際し、例えば、車両がクレーン車や消防自動車等の特装車（特別装備車）であるような場合には、走行以外の目的でエンジン動力を油圧ポンプ等の補機動力として使用することがあるので、このような補機の使用時に燃料添加による再生制御が自動的に実行されてしまうと、エンジンの運転状態が急変して油圧ポンプ等の補機の作動不良を招く虞れがあった。
【００１１】
即ち、この種の特装車においては、アイドリング停車した状態で補機を使用することになるが、斯かるアイドリング状態でパティキュレートフィルタの再生制御を実施する場合には、排気ガスの温度及び流量が低すぎて良好にパティキュレートの燃焼除去を行うことが難しく、メイン噴射の一回当たりの噴射量を増加することで通常のアイドリング時より回転数を上げ、これによりエネルギー投入量を増やして排気ガスの温度及び流量を再生制御に適したレベルまで引き上げる制御を加える必要があるため、このように通常のアイドリング時より回転数が上昇した上でポスト噴射が追加されることで補機の作動に運転者の予期しない変動が生じることが懸念された。
【００１２】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、特装車における補機の使用時にパティキュレートフィルタの再生制御の実施による補機の作動不良を回避することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジン動力をパワーテイクオフ装置を介しアイドリング状態で取り出して補機を駆動し得るようにした特装車に適用するための排気浄化装置であって、エンジンからの排気ガスが流通する排気管の途中に装備された触媒再生型のパティキュレートフィルタと、捕集済みパティキュレートを燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要が生じた際にエンジンの燃料噴射装置に対し圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を追加し且つアイドリング状態でのポスト噴射の実行時に限り通常のアイドリング時よりエンジンの回転数を上げるべくメイン噴射の一回当たりの噴射量を増加せしめる再生制御指令を出力する制御装置とを備え、前記パワーテイクオフ装置が作動状態にある条件下で前記制御装置から再生制御指令が出力されないように構成したことを特徴とするものである。
【００１４】
而して、このようにすれば、パワーテイクオフ装置が作動状態にある時に制御装置から燃料噴射装置に向けた再生制御指令の出力が阻止されるので、エンジン動力をパワーテイクオフ装置を介しアイドリング状態で取り出して補機を駆動している状況下でポスト噴射の追加や回転数の上昇による再生制御がかからなくなり、エンジンの運転状態が急変して補機の作動不良を招くといった事態が起こらなくなる。
【００１５】
他方、通常走行時にパティキュレートフィルタの再生を図る必要が生じた場合には、制御装置からの再生制御指令により燃料噴射装置にてポスト噴射が実行され、これにより排気ガス中に添加された未燃の燃料がパティキュレートフィルタの酸化触媒上で酸化反応し、その反応熱により触媒床温度が上昇してパティキュレートフィルタ内のパティキュレートが強制的に燃焼除去されることになる。
【００１６】
更に、パワーテイクオフ装置が非作動状態にあるアイドリング状態にてパティキュレートフィルタの再生を図る必要が生じた場合には、制御装置からの再生制御指令により燃料噴射装置にてポスト噴射が実行される一方、メイン噴射の一回当たりの噴射量が増加されてエンジンの回転数が通常のアイドリング時より高くなる。
【００１７】
この結果、排気ガスの温度及び流量が再生制御に適したレベルまで引き上げられると共に、排気ガス中に添加された未燃の燃料がパティキュレートフィルタの酸化触媒上で酸化反応し、その反応熱により触媒床温度が上昇してパティキュレートフィルタ内のパティキュレートが強制的に燃焼除去されることになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１及び図２は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例においては、図１に例示している如きクレーン車等の特装車に関し、そのディーゼルエンジン１（エンジン）から排気マニホールド２を介して排出された排気ガス３が流通している排気管４のマフラ５内に、酸化触媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ６を収容させるようにしており、該パティキュレートフィルタ６を抱持するフィルタケース７がマフラ５の外筒を成すようになっている。
【００２０】
即ち、このフィルタケース７の内部には、図２に拡大して示す如きパティキュレートフィルタ６が収容されており、このパティキュレートフィルタ６は、セラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路６ａの入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路６ａについては、その出口が目封じされるようになっており、各流路６ａを区画する多孔質薄壁６ｂを透過した排気ガス３のみが下流側へ排出されるようにしてある。
【００２１】
そして、フィルタケース７の入口側に圧力センサ８が装備され、該圧力センサ８の圧力信号８ａがエンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）を成す制御装置９に対し入力されるようになっており、この制御装置９においては、圧力センサ８からの圧力信号８ａに基づきパティキュレートフィルタ６の入口側と出口側との圧力差（出口側の圧力損失は予め初期設定されている）が正常範囲内にあるか否が判断され、その圧力差が正常範囲を超えた場合に、パティキュレートフィルタ６が過捕集状態に陥ったものと判定するようになっている。
【００２２】
また、この制御装置９は、エンジン制御コンピュータを兼ねていることから燃料の噴射に関する制御も担うようになっており、より具体的には、アクセル開度をディーゼルエンジン１の負荷として検出するアクセルセンサ１１（負荷センサ）からのアクセル開度信号１１ａと、ディーゼルエンジン１の機関回転数を検出する回転センサ１２からの回転数信号１２ａとに基づき、ディーゼルエンジン１の各気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置１０に向け燃料噴射信号１０ａが出力されるようになっている。
【００２３】
ここで、前記燃料噴射装置１０は、各気筒毎に装備される複数のインジェクタにより構成されており、これら各インジェクタの電磁弁が前記燃料噴射信号１０ａにより適宜に開弁制御されて燃料の噴射タイミング（開弁時期）及び噴射量（開弁時間）が適切に制御されるようになっている。
【００２４】
他方、前記制御装置９では、アクセル開度信号１１ａ及び回転数信号１２ａに基づき通常モードの燃料噴射信号１０ａが決定されるようになっている一方、パティキュレートフィルタ６の再生制御を行う必要が生じた際に、通常モードから再生モードに切り替わり、圧縮上死点（クランク角０゜）付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を行うような噴射パターンの燃料噴射信号１０ａが決定されるようになっている。
【００２５】
つまり、このようにメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射が行われると、このポスト噴射により排気ガス３中に未燃の燃料（主としてＨＣ：炭化水素）が添加されることになり、この未燃の燃料がパティキュレートフィルタ６表面の酸化触媒上で酸化反応し、その反応熱により触媒床温度が上昇してパティキュレートフィルタ６内のパティキュレートが燃焼除去されることになる。
【００２６】
ただし、再生モードに切り替わった際に車両がアイドリング状態にある時は、通常のアイドリング時より回転数を上げるべく圧縮上死点（クランク角０゜）付近で行われていたメイン噴射の一回当たりの噴射量を増加するようにもなっている。
【００２７】
つまり、アイドリング停車時にパティキュレートフィルタ６の強制再生を行う場合には、排気ガス３の温度及び流量が低すぎて良好にパティキュレートの燃焼除去を行うことが難しいため、メイン噴射の一回当たりの噴射量を増加することで通常のアイドリング時より回転数を上げ、これによりエネルギー投入量を増やして排気ガス３の温度及び流量を強制再生に適したレベルまで引き上げるようにしてある。
【００２８】
更に、このようなディーゼルエンジン１の回転数を上昇させる制御に加えて、必要に応じメイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を行わしめるようにしても良く、このようにメイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射が行われると、該アフタ噴射の燃料が出力に転換され難いタイミングで燃焼することによりディーゼルエンジン１の熱効率が下がり、燃料の発熱量のうちの動力に利用されない熱量が増えて排気温度の更なる上昇を図ることが可能となる。
【００２９】
また、特に図１中には図示していないが、先に説明したアクセルセンサ１１，回転センサ１２のほか、ギヤ位置がニュートラルポジションにあることを検出するニュートラルスイッチ、サイドブレーキが引かれていることを検出するサイドブレーキスイッチ、車速を検出する車速センサの夫々からの検出信号も制御装置９に入力されるようになっており、これらの検出信号に基づき車両がアイドリング状態にあるか否かが前記制御装置９にて判定されるようになっている。
【００３０】
即ち、前記制御装置９においては、回転センサ１２により比較的低い所定の回転数域であることが確認され、アクセルセンサ１１によりアクセルオフ（負荷が零）が確認され、ニュートラルスイッチによりギヤ位置がニュートラルポジションにあることが確認され、サイドブレーキスイッチによりサイドブレーキが引かれていることが確認され、車速センサにより車速が零であることが確認された時に現在の運転状態がアイドリング状態にあると判定するようになっている。
【００３１】
尚、アイドリング状態の判定にあたっては、これらのセンサ類やスイッチ類からの信号を必ずしも全て必要とするわけではなく、少なくとも回転センサ１２と、アクセルセンサ１１，ニュートラルスイッチ，サイドブレーキスイッチ，車速センサの何れかとの組み合わせによりアイドリング判定手段を構成することが可能であり、また、より確実な判定を行う目的でクラッチ信号等の更なる別の信号を考慮するようにしても良い。
【００３２】
そして、図１に図示している如き特装車にあっては、変速機１３の側面にパワーテイクオフ装置１４が装備されており、変速機１３の副軸歯車からギヤトレーンを介して動力を取り出し得るようにしてあり、この変速機１３から取り出された動力は、パワーテイクオフ装置１４の出力軸から油圧ポンプ等の補機１５へと出力されるようになっているが、その出力のオン・オフについては、パワーテイクオフ装置１４の内部にて行われるようになっている。
【００３３】
ただし、エンジン動力の取り出し方については、前述した如きトランスミッションＰＴＯ方式のほか、変速機１３の前部のフライホイールに設けた歯車から動力を取り出すようにしたフライホイールＰＴＯ方式等といった各種の方式を採用することが可能である。
【００３４】
他方、キャブ内のインストルメントパネルには、エンジン動力をパワーテイクオフ装置１４を介し取り出して補機１５を駆動し得るようにするためのＰＴＯスイッチ１６が配設されており、該ＰＴＯスイッチ１６をオンとすることでオン信号１６ａを受けた制御装置９からＰＴＯ指令信号１４ａがパワーテイクオフ装置１４へ向け出力されて該パワーテイクオフ装置１４の出力がオンとなる一方、キャブ外に別途設置した外部アクセル１７が有効となるようにしてある。
【００３５】
即ち、この外部アクセル１７は、キャブ外の特装用アクセルセンサ１８を特装用レバー１９で操作するように構成されており、ＰＴＯスイッチ１６のオン時に特装用アクセルセンサ１８からの外部アクセル開度信号１８ａがディーゼルエンジン１の制御信号として制御装置９内で電気的に有効化され、キャブ内でアクセルペダルを踏まなくてもディーゼルエンジン１の回転数をキャブ外で制御できるようになっている。
【００３６】
ただし、制御装置９においては、ＰＴＯスイッチ１６のオン信号１６ａを受けている条件下、つまり、パワーテイクオフ装置１４が作動状態にある条件下で再生モードの燃料噴射信号１０ａ（再生制御指令）が出力されないようにインターロックがかかるようになっており、より具体的には、燃焼噴射制御が通常モードから再生モードへ切り替わらないようになっている。
【００３７】
而して、このようにすれば、パワーテイクオフ装置１４が作動状態にある時に制御装置９から燃料噴射装置１０に向けた再生モードの燃料噴射信号１０ａの出力が阻止されるので、エンジン動力をパワーテイクオフ装置１４を介しアイドリング状態で取り出して補機１５を駆動している状況下でポスト噴射の追加や回転数の上昇による再生制御がかからなくなり、ディーゼルエンジン１の運転状態が急変して補機１５の作動不良を招くといった事態が起こらなくなる。
【００３８】
他方、通常走行時にパティキュレートフィルタ６の再生を図る必要が生じた場合には、制御装置９からの再生モードの燃料噴射信号１０ａ（再生制御指令）により燃料噴射装置１０にてポスト噴射が実行され、これにより排気ガス３中に添加された未燃の燃料がパティキュレートフィルタ６の酸化触媒上で酸化反応し、その反応熱により触媒床温度が上昇してパティキュレートフィルタ６内のパティキュレートが強制的に燃焼除去されることになる。
【００３９】
更に、パワーテイクオフ装置１４が非作動状態にあるアイドリング状態にてパティキュレートフィルタ６の再生を図る必要が生じた場合には、制御装置９からの再生モードの燃料噴射信号１０ａ（再生制御指令）により燃料噴射装置１０にてポスト噴射が実行される一方、メイン噴射の一回当たりの噴射量が増加されてディーゼルエンジン１の回転数が通常のアイドリング時より高くなる。
【００４０】
この結果、排気ガス３の温度及び流量が再生制御に適したレベルまで引き上げられると共に、排気ガス３中に添加された未燃の燃料がパティキュレートフィルタ６の酸化触媒上で酸化反応し、その反応熱により触媒床温度が上昇してパティキュレートフィルタ６内のパティキュレートが強制的に燃焼除去されることになる。
【００４１】
従って、上記形態例によれば、エンジン動力をパワーテイクオフ装置１４を介しアイドリング状態で取り出して補機１５を駆動している状況下でポスト噴射の追加や回転数の上昇による再生制御がかからないようにすることができるので、この再生制御によりディーゼルエンジン１の運転状態が急変して補機１５の作動不良を招くといった事態を確実に回避することができる。
【００４２】
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、パティキュレートフィルタの再生制御時に排気ガスの更なる昇温化を図る目的で排気流量を絞ったり、吸気流量を絞ったりする手段を併用しても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４３】
【発明の効果】
上記した本発明の排気浄化装置によれば、エンジン動力をパワーテイクオフ装置を介しアイドリング状態で取り出して補機を駆動している状況下でポスト噴射の追加や回転数の上昇による再生制御がかからないようにすることができるので、この再生制御によりエンジンの運転状態が急変して補機の作動不良を招くといった事態を確実に回避することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１のパティキュレートフィルタの詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
１    ディーゼルエンジン（エンジン）
３    排気ガス
４    排気管
６    パティキュレートフィルタ
９    制御装置
１０    燃料噴射装置
１０ａ    燃料噴射信号
１４    パワーテイクオフ装置
１４ａ    ＰＴＯ指令信号
１５    補機
１６    ＰＴＯスイッチ
１６ａ    オン信号
【図１】
2004150417.tif 000003
【図２】
2004150417.tif 000004