(57)【要約】【課題】車両用排気浄化装置において、効果的に大気汚染を抑制しながら、排気浄化装置本体の使用を極力抑えて、次回の排気浄化装置本体の再生までの期間を延長できるようにする。【解決手段】判断手段により車両の現在位置が排気浄化地域内であるか排気浄化地域外であるか判断され、制御手段２０は、判断手段から判断情報に基づき切替手段４の作動を制御し、これにより、車両の現在位置が排気浄化地域内であると判断された場合には、排気は第１通路１ａを流通して排気浄化装置本体２により浄化される一方、該現在位置が排気浄化地域外であると判断された場合には、排気は第２通路１ｂを流通し排気浄化装置本体２をバイパスして大気へ放出される。【選択図】        図１
2004270574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、内燃機関からの排気を導く排気通路を、排気浄化装置本体をそなえた第１通路と該排気浄化装置本体をバイパスさせる第２通路とに分岐させ、該排気の流通を該第１通路及び該第２通路の何れか一方に切り替える切替手段と、該切替手段の作動を制御する制御手段とをそなえた、車両用排気浄化装置において、
該排気浄化装置本体により該排気を浄化する排気浄化地域の情報を記憶した記憶手段と、
該車両の現在位置を測定する位置測定手段と、
該位置測定手段及び該記憶手段からの情報に基づいて、該車両の現在位置が該排気浄化地域内であるか否かを判断する判断手段とが設けられ、
該制御手段は、
該判断手段から該車両の現在位置が該排気浄化地域内である旨の判断情報を受けると、該排気が該第１通路を流通するように該切替手段の作動を制御する一方、
該判断手段から該車両の現在位置が該排気浄化地域外である旨の判断情報を受けると、該排気が該第２通路を流通するように該切替手段の作動を制御する
ことを特徴とする、車両用排気浄化装置。
【請求項２】
該排気浄化装置本体がパティキュレートフィルタである
ことを特徴とする、請求項１記載の車両用排気浄化装置。
【請求項３】
該パティキュレートフィルタが、該第１通路に対し取り外し可能に構成されるとともに該取り外し後に再生処理が行なわれる形式である
ことを特徴とする、請求項２記載の車両用排気浄化装置。
【請求項４】
該パティキュレートフィルタが、車両に装着された状態で再生処理される形式である
ことを特徴とする、請求項２記載の車両用排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関からの排気を排気浄化装置本体により浄化し、特に排気浄化装置本体としてパティキュレートフィルタを使用するのが好適な、車両用排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境を保護しようとする動きが強まっているが、特に、化石燃料を大量消費することによる大気の汚染は深刻な問題となっており、大気汚染の防止は、地球環境を保護する上で極めて重要な課題である。
中でも、経済社会が発展するにしたがい、物流の中心となる都心，大阪，名古屋などの大都市に、物流の主役を担うディーゼルトラック（ディーゼルエンジンを搭載したトラック）が多数集まるようになり、大都市の大気汚染が深刻な問題となっている。
【０００３】
このため、特にディーゼルエンジンの排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）を除去するための技術として、パティキュレートフィルタが注目されている。
パティキュレートフィルタは排気通路に設置され、排気がパティキュレートフィルタを通過する過程でそのＰＭがパティキュレートフィルタにより回収されるが、回収されたＰＭはパティキュレートフィルタに堆積することとなる。過剰にＰＭが堆積するとパティキュレートフィルタは目詰まりするので、堆積したＰＭを除去して、ＰＭを除去できるようにパティキュレートフィルタを再生する必要がある。
【０００４】
パティキュレートフィルタを使用した排気浄化装置は、そのパティキュレートフィルタの再生方式により、手動再生式と自動再生式とに分類できる。
手動再生式では、パティキュレートフィルタが一旦車両から取り外され、作業者が、このパティキュレートフィルタを加熱してＰＭを焼却・除去したり、又は、スチーム洗浄してＰＭを除去したりする。このため、作業を行なうための施設（再生処理施設）が必要となり、パティキュレートフィルタを搭載した車両はパティキュレートフィルタを再生するためにその都度このような再生処理施設まで行かなければならない。また、このような再生処理施設は、現状では少なく、また、施設が所在する地域も限定されていることから、車両の走行がパティキュレートフィルタの再生処理により制約を受けてしまい、特に物流の中心となる長距離輸送用の大型トラックは、このような手動再生式のパティキュレートフィルタを搭載するには不向きであった。
【０００５】
自動再生式としては、例えば排気通路のパティキュレートフィルタの上流側に酸化触媒を配置するものがある。この酸化触媒により排気中のＮＯを酸化機能の高いＮＯ２に転換することで排気温度自体によりＰＭを燃焼させることが可能となり、パティキュレートフィルタの再生がＰＭの回収と同時に連続的に行なわれるようになる。
【０００６】
しかし、この形式では、エンジン負荷が高く排気温度が比較的高ければ上述したようにＰＭを燃焼させることができるが、エンジン負荷が低く排気温度が比較的低いとＰＭを燃焼させることはできない。したがってＰＭの燃焼が運転状況に左右されてしまいパティキュレートフィルタの再生の信頼性が低い。
また、自動再生式としては、この他、パティキュレートフィルタのＰＭ堆積量を検出しこの検出値に基づき再生処理が必要と判定された場合には当該パティキュレートフィルタをヒータにより加熱して自動的に再生するものもある。この形式では、２つのパティキュレートフィルタが並列に設けられるとともにこれらのパティキュレートフィルタへの排気の流入が選択的に切り替え可能に構成され、一方の使用中（排気流入中）のパティキュレートフィルタに対し再生が必要と判定された場合には、排気の流入が他方のパティキュレートフィルタに切り替えられた後、上記の一方のパティキュレートフィルタの再生が行なわれ、以降、このような切り替えが引き続き行なわれる（つまりパティキュレートフィルタが交互に使用される）。
【０００７】
しかし、この形式では、ＰＭ堆積量の検出やパティキュレートフィルタの再生処理にかかる加熱の調整を正確に行なうのが困難であり、パティキュレートフィルタの耐久性は余り高くないことから、ＰＭ堆積量に対してパティキュレートフィルタを過剰に加熱してパティキュレートフィルタを破損させてしまうなどのおそれがある。このように自動再生式は実用するには未だ信頼性が低く、現状では自動再生式のパティキュレートフィルタを搭載したものは極めて少ない。
このようにパティキュレートフィルタの使用においてはその再生処理がボトルネックとなっている。
【０００８】
そこで、特許文献１には、パティキュレートフィルタの再生処理の頻度をできるだけ抑制できるようにした排気浄化装置が開示されている。この装置では、排気管を、パティキュレートフィルタが設置された第１導管と、排気をパティキュレートフィルタに対してバイパスさせる第２導管（バイパス通路）とに分岐させている。そして、エンジン状態検出手段の検出情報に基づき、現状の運転状態が、排気中にパティキュレート（ＰＭ）が多く含まれる運転状態か否かを判定し、ＰＭの多い運転状態では、排気を第１導管へ流してパティキュレートフィルタによりＰＭを捕集する一方、ＰＭの少ない運転状態では、排気を第２導管へ流してパティキュレートフィルタをバイパスさせている。
【０００９】
このようにエンジンから排出された排気のＰＭ濃度が低くＰＭの除去が不要な場合にはこの排気をパティキュレートフィルタをバイパスさせることによりパティキュレートフィルタの使用を極力抑えて、再生処理の頻度をできるだけ抑制できるようにしている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平８−３０３２３０号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パティキュレートフィルタの使用を極力抑えて再生処理の頻度をできるだけ抑制したいという要望は依然として強く、排気のＰＭ濃度とは異なる点に着目してパティキュレートフィルタの使用頻度を抑制することが考えられる。
【００１２】
例えば、大気汚染の規制のあまり厳しくない（即ち、大気汚染の度合が比較的低い）郊外等では、パティキュレートフィルタを使用せずに排気を直接大気に放出し、大気汚染の規制の厳しい（即ち、大気汚染の度合が比較的高い）市街地等ではパティキュレートフィルタを使用して排気を浄化してから大気に放出することも考えられる。
【００１３】
これにより、特に状況の深刻な市街地での大気汚染を防止しながら、パティキュレートフィルタの再生頻度を抑制することができる。
このように、地域によって、パティキュレートフィルタの使用を切り換えるには、▲１▼市街地等のパティキュレートフィルタにより排気浄化を行なうのが好ましい地域（排気浄化地域）に入ったらドライバが自主的に手動で行なうほかに、例えば▲２▼車速が一定値以下の走行頻度が高くなったら市街地等の排気浄化地域と判断して走行モードを自動的に切り換える手段や、▲３▼市街地にビーコン等の排気浄化地域である事を発信する手段を設置して、この信号を受けたらパティキュレートフィルタの使用を切り換える手段が考えられる。
【００１４】
しかしながら、ドライバが市街地等の排気浄化地域に入ったかどうかを自主的に判断することは必ずしも確実に行なわれず、また、例え排気浄化地域に入ったことを判断できても、ドライバが速やかにパティキュレートフィルタに使用を切り換えるとは限らない。
また、車速により市街地等の排気浄化地域を判断するのは判定制度が悪く、実用的でない。
【００１５】
また、市街地にビーコン等を設置するのは大きなコストが掛かり、しかも、ビーコン近傍での局地的な情報しか得られず、全ての排気浄化地域に高密度でビーコン等を設置するのを待たなければ、この手段を利用できない。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、効果的に大気汚染を抑制しながら、排気浄化装置本体（パティキュレートフィルタ）の使用を極力抑えて、排気浄化装置本体（パティキュレートフィルタ）を次に再生するまでの期間を拡大できるようにした、車両用排気浄化装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の車両用排気浄化装置では、判断手段により、位置測定手段及び記憶手段からの情報に基づいて、車両の現在位置が、予め設定された排気浄化地域内であるか否か判断され、制御手段は、判断手段から判断情報に基づき切替手段の作動を制御する。
【００１７】
これにより、車両の現在位置が排気浄化地域内であると判断された場合には、排気は第１通路を流通して排気浄化装置本体により浄化される一方、車両の現在位置が排気浄化地域外であると判断された場合には、排気は第２通路を流通し排気浄化装置本体をバイパスして大気へ放出される。
【００１８】
請求項２記載の本発明の車両用排気浄化装置では、排気浄化装置本体がパティキュレートフィルタであり、排気はパティキュレートフィルタを通過する際にＰＭが除去される。
請求項３記載の本発明の車両用排気浄化装置では、パティキュレートフィルタが第１通路から取り外された後、その再生処理が行われる。
請求項４記載の本発明の車両用排気浄化装置では、該パティキュレートフィルタが、車両に装着された状態で再生処理される。
車両に装着された状態で再生が行なわれるパティキュレートフィルタとしては、外部電源を使用して作動させるヒータが、パティキュレートフィルタに面してそなえられたものである。車両の停車中に外部電源を使用してこのヒータを作動させることにより、パティキュレートフィルタを車両に搭載した状態で、堆積したＰＭを加熱・除去することのできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１及び図２は本発明の実施の形態としての車両用排気浄化装置について示す図である。
図１に示すように、本排気浄化装置では、図示しないディーゼルエンジン（内燃機関）からの排気を導く排気通路１が、パティキュレートフィルタ（排気浄化装置本体）２が設置された第１通路１ａと、マフラ３が設置された第２通路１ｂとに分岐されている。
【００２０】
パティキュレートフィルタ２は、比較的目の細かいセラミック製ハニカム状フィルタであり、通過する排気中のＰＭを捕集するようになっている。また、ここでは、このパティキュレートフィルタ２は排気通路から取り外し可能に構成されており、その再生処理は、車体から取り外された後、作業者の手動操作により行なわれる。また、この再生処理は、再生処理装置を使用して自動的に行なわせるようにしてもよい。
【００２１】
上記第１通路１ａのパティキュレートフィルタ２の上流側と、上記第２通路１ｂのマフラ３の上流側には、それぞれ切替弁４ａ，４ｂが設置されている。これらの各切替弁４ａ，４ｂにはそれぞれエアシリンダ４ｃが接続されており、電磁弁４ｄの作動を制御することにより、エアタンク４ｅからのエア供給が、切替弁４ａ側及び切替弁４ｂ側の何れか一方に選択的切り替えられ、ひいては、各切替弁４ａ，４ｂの開弁が選択的に切り替えられるようになっている。
【００２２】
そして、切替弁４ａが開弁状態とされ且つ切替弁４ｂが閉弁状態とされた場合には、排気通路１からの排気が第１通路１ａに流れてパティキュレートフィルタ２により排気中のＰＭが捕集されるようになっている（以下、この運転モードをＰＭ捕集モードという）。なお、この際には、マフラ３の代わりにパティキュレートフィルタ２により排気騒音が抑制される。
【００２３】
逆に切替弁４ａが閉弁状態とされ且つ切替弁４ｂが開弁状態とされた場合には、排気は、第２通路１ｂを流れマフラにより排気騒音を抑制されつつ大気へと放出され、パティキュレートフィルタ２をバイパスして大気へ放出されるようになっている（以下、この運転モードをフィルタバイパスモードという）。
このように、切替弁４ａ，４ｂ，エアシリンダ４ｃ，４ｃ，電磁弁４ｄ及びエアタンク４ｅから本発明の切替手段４が構成されている。
【００２４】
そして、本排気浄化装置には、制御手段（ＥＣＵ）２０と、ナビゲーションシステム１１とがそなえられており、上記のＰＭ捕集モードとフィルタバイパスモードとの選択は、ナビゲーションシステム１１からの情報に基づいてＥＣＵ２０が上記切替弁４ａ，４ｂの作動（詳細には電磁弁４ｄの作動）を制御することにより行なわれるようになっている。
【００２５】
以下、この制御について詳細に説明する。ナビゲーションシステム１１は、車両の位置（現在位置）を測定する情報処理部分（図示略）と、車両の走行地域の地図及び地図上での自車両の位置を表示したディスプレイ（図示略）とをそなえている。
情報処理部分には、位置測定手段としての機能のほかに、この位置測定手段からの情報と排気浄化地域に関する情報とから、現在の車両の位置が排気浄化地域であるか否かを判断する判断手段としての機能が付加されている。排気浄化地域としては、現に大気汚染の激しい大都市の市街地や、特に環境保護が必要とされる病院や学校等の周辺などの地域等がある。
【００２６】
そして、このナビゲーションシステム１１では、電波航法とマップマッチング手法とを複合して、車両の位置測定を行なうようになっている。
電波航法としては、ここでは、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）１２を用いたものとなっている。ＧＰＳ１２は、複数の衛星（ナブスター衛星）１２Ａとこの衛星１２Ａに所要の信号を送りこれを管理する地上のシステム（図示略）等をそなえており、衛星１２Ａから送信された電波が、アンテナ１３でキャッチされ、図示しない増幅器や受信機１４を経て、ナビゲーションシステム１１に入力されるようになっている。
【００２７】
ナビゲーションシステム１１では、このように入力された衛星１２Ａからの電波に基づいて、車両の位置、即ち、経度及び緯度を検知することができる。
また、マップマッチング手法は、車両が原則として通常道路上を走行することに着目したもので、車両の走行軌跡を道路形状とマッチングさせることで、車両の位置の測定誤差を修正することができる。ここでは、衛星１２Ａからの情報で得られた車両の位置を時間経過とともに追っていくことで車両の走行軌跡を得て、この走行軌跡を道路形状とマッチングさせることで、電波航法で得た車両位置の誤差を修正する。
【００２８】
ナビゲーションシステム１１には、前述のディスプレイへの地図表示のために、所望の地方の地図を記憶した、記憶手段（例えばＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭなど）１５が接続されており、これが、マップマッチングにも用いられている。
また、この記憶手段１５には、地図情報とともに、地図内のうちの排気浄化地域（ゼロエミッションゾーン及び大気汚染の激しい地域）に関する情報も記憶されており、ナビゲーションシステム１１の判断手段では、電波航法で得てマップマッチングで修正された現在の車両の位置が記憶手段１５から与えられた排気浄化地域に該当するか否かを判断して、排気浄化地域に該当する場合には、ＥＣＵ２０にＰＭ捕集モードでの運転を行なわせる信号を出力し、排気浄化地域に該当しない場合には、ＥＣＵ２０にフィルタバイパスモードでの運転を行なわせる信号を出力するようになっている。
【００２９】
本発明の一実施形態としての排気浄化装置はこのように構成されており、図２のフローチャートに示すようにして制御が行なわれる。
つまり、ステップＡ１０で車両の現在位置が検出された後、ステップＡ２０でこの現在位置が排気浄化地域に該当するか否かが判断される。現在位置が排気浄化地域に該当すると判断された場合には、ステップＡ３０に進み、ＰＭ捕集モードでの運転が行なわれる一方、現在位置が上記排気浄化地域に該当しないと判断された場合には、ステップＡ４０に進み、フィルタバイパスモードでの運転が行なわれる。
【００３０】
そして、このように運転モードが選択された後、ステップＡ１０へ戻り、このような制御が繰り返される。
このようにして、本排気浄化装置では、ＧＳＰ１２からの情報を受けながら、大気汚染の激しい排気浄化地域や環境保護が必要とされる排気浄化地域においては、ＰＭ捕集モードでの走行が行なわれて、大気汚染が防止され、これらの地域以外（一般地域）においては、フィルタバイパスモードでの走行によりパティキュレートフィルタの使用が回避される。
【００３１】
これにより、大気汚染の防止を効果的に行ないながら、パティキュレートフィルタ２を再生するまでの期間を拡大できるようになる。本実施形態のパティキュレートフィルタ２は手動再生式なので、パティキュレートフィルタ２を再生（又は交換）するには所定の施設へ行かなければならず、パティキュレートフィルタを搭載する車両の走行はこの再生作業により制約されることとなるが、本排気浄化装置では、上述したようにパティキュレートフィルタ２を交換するまでの期間を拡大できるようになるので、このような制約を大幅に抑制でき、長距離輸送用の大型トラックなどにも使用できるようになる。
【００３２】
パティキュレートフィルタの再生が不十分だと、その後の運転でＰＭがパティキュレートフィルタに過剰に堆積することとなり、エンジン高負荷時のように排気が比較的高温の時には、過剰堆積したＰＭが上記の高温排気にさらされ発火し、パティキュレートフィルタが溶損してしまうおそれがある。これに対し、本排気浄化装置では、パティキュレートフィルタ２の再生は、作業者がパティキュレートフィルタ２の状態を監視しながら手動操作により行なうので、自動再生式に比べ確実にＰＭを除去でき（再生処理の信頼性が高い）、このような運転中のパティキュレートフィルタの溶損を防止できるようになる。
【００３３】
また、パティキュレートフィルタを自動再生する方式には、排気通路にヒータを設置しこのヒータによりパティキュレートフィルタを加熱して再生する方式があるが、パティキュレートフィルタの加熱量を、パティキュレートフィルタのＰＭ堆積量に応じて正確に調整しなければパティキュレートフィルタが溶損してしまうおそれがある。これに対し、手動再生式では、スチーム洗浄によりＰＭを除去してパティキュレートフィルタの再生することが可能なので、このような再生にかかる溶損を防止できるようになる。
【００３４】
さらに、手動再生式の排気浄化装置では、再生処理を行なうための構成要素（例えばヒータや酸化触媒）が不要になるので自動再生式にくらべ製造コストを低減できる。
【００３５】
なお、本発明の車両用排気浄化装置は上述した実施形態に限定されず本発明の要旨を超えない範囲で種々変形を行なうことが可能である。
例えば、車両を車庫などに戻した後、パティキュレートフィルタを車両に装着させたまま、２００Ｖ電圧の外部電源を使用してヒータを作動させて再生処理を行なえる形式（つまり車両の停車中に外部電源を使用して再生処理を行なえる形式）を使用しても良い。
また、上記実施形態では、排気浄化装置を手動再生式のものとしたが、例えば従来技術として説明したようにパティキュレートフィルタの上流側に酸化触媒を配置した自動再生式のものとすることも可能である。この場合でも、パティキュレートフィルタを効率よく使用できるようになるので、パティキュレートフィルタの寿命を延長できる。
【００３６】
また、上記実施形態では、車両が排気浄化地域にある場合には走行モードを一定してＰＭ捕集モードとしたが、排気のＰＭ濃度が比較的少ない運転状態の場合には、車両が排気浄化地域にあっても走行モードをフィルタバイパスモードとしても良い。排気のＰＭ濃度が比較的少ない運転状態か否かは、例えば潤滑油温度やエンジン回転速度などに基づき判定することができる。
【００３７】
また、車両の現在位置を測定する手段は、ＩＴＳ（高度道路交通システム）でも良い。
さらに、上記実施形態では、排気浄化装置本体としてパティキュレートフィルタを使用した例を説明したが、排気浄化装置本体は、通過する排気を浄化するものであれば良く、例えばＮＯｘ触媒などでも良い。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の車両用排気浄化装置によれば、排気浄化地域の情報を記憶した記憶手段と、車両の現在位置を測定する位置測定手段と、位置測定手段及び記憶手段からの情報に基づいて、車両の現在位置が該排気浄化地域内であるか否かを判断する判断手段とが設けられて、制御手段が、判断手段から車両の現在位置が排気浄化地域内である旨の判断情報を受けると、排気浄化装置本体をそなえた第１通路に排気が流通するように切替手段の作動を制御する一方、判断手段から車両の現在位置が排気浄化地域外である旨の判断情報を受けると、排気が排気浄化装置本体をバイパスして第２通路に流通するように切替手段の作動を制御するという構成により、効果的に大気汚染を抑制しながら、排気浄化装置本体の使用を極力抑えて、次回の排気浄化装置本体の再生までの期間を拡大できる。
【００３９】
排気浄化装置本体は、例えばパティキュレートフィルタである。
パティキュレートフィルタを第１通路に対し取り外し可能に構成し、この取り外し後にパティキュレートフィルタの再生処理を行なう場合には、再生処理を次に行なうまでの期間を従来よりも拡大できるので、かかる再生処理にともなう走行距離の制約を緩和することができ、高い信頼性でパティキュレートフィルタの再生を行なえる。
【００４０】
一方、パティキュレートフィルタが、車両に装着された状態で再生処理される形式のものであれば、パティキュレートフィルタの車両からの取り外しが不要となり、再生処理に係る作業を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての車両用排気浄化装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態としての車両用排気浄化装置の制御内容を説明するための模式的なフローチャートである。
【符号の説明】
１  排気通路
１ａ  第１通路
１ｂ  第２通路
２  パティキュレートフィルタ（排気浄化装置本体）
３  マフラ
４  切替手段
１１  ナビゲーションシステム（位置測定手段，判断手段）
１５  記憶手段
２０  ＥＣＵ（制御手段）
【図１】
2004270574.tif 000003
【図２】
2004270574.tif 000004