(57)【要約】  【課題】捕集された粒子状の有害物を燃焼して除去するフィルタが適正の温度で作動するように制御するための基準値の調整を容易にし、フィルタが正常作動していない場合は、運転者に適切な安全措置を取ることを知らせる警告装置が設けられたディーゼルエンジン用の排ガス低減装置を提供する。  【解決手段】排ガスの粉塵を除去するフィルタ１１が設けられ、エンジン１の排気多岐管２と連結される排気管１０と、該排気管１０のフィルタの前端部に設けられ圧力を感知する圧力センサ部２０と、前記排気管１０のフィルタの後端部に設けられ温度を感知する温度センサ部３０と、基準値データを書き込む入力装置４１、データを格納するメモリ部４２、データの比較と演算処理を行う制御部４３、該制御部４３により制御される警告装置４４、４５及びバッテリーと連結可能な電源端子部４６を有し、圧力センサ部２０と温度センサ部３０に連結される制御装置４０とを備える。  【選択図】図１
2005320862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスの粒子状物質を除去するフィルタが設けられ、エンジンの排気多岐管と連結される排気管と、
前記排気管のフィルタの前端部に設けられ、圧力を感知する圧力センサ部と、
前記排気管のフィルタの後端部に設けられ、温度を感知する温度センサ部と、
基準値データを書き込む入力装置、データを格納するメモリ部、データの比較と演算処理を行う制御部、前記制御部により制御される警告装置、及びバッテリーと連結可能な電源端子部を有し、前記圧力センサ部と前記温度センサ部とに連結される制御装置とを備えることを特徴とするディーゼルエンジン用の排ガス低減装置。
【請求項２】
前記警告装置が、ブザーと警告灯とからなり、前記警告灯には点灯状態を解除するためのリセットボタンがさらに備えられることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン用の排ガス低減装置。
【請求項３】
ディーゼルエンジンの粒子状物質を低減させるフィルタが設けられた排ガス低減装置の制御方法において、
エンジンの点火が始ってから、フィルタの前端部の圧力とフィルタの後端部の温度を感知する第１のステップと、
感知された圧力を予め設定された圧力基準値と比較し、感知された圧力が圧力基準値よりも大きいと警告装置を作動する第２のステップと、
感知された温度を予め設定された最大温度基準値と比較し、感知された温度が最大温度基準値よりも大きいと警告装置を作動する第３のステップとを含むことを特徴とするディーゼルエンジン用の排ガス低減装置の制御方法。
【請求項４】
前記第２のステップにおける前記圧力基準値が、第１の圧力基準値と第２の圧力基準値とからなり、感知された圧力が第１の圧力基準値または第２の圧力基準値よりも大きいと、警告装置を作動することを特徴とする請求項３に記載のディーゼルエンジン用の排ガス低減装置の制御方法。
【請求項５】
前記第２のステップまたは第３のステップにおける前記警告装置が、警告灯であり、警告灯の点灯後は、警告灯に連結されたリセットボタンにより点灯が解除されるステップをさらに含むことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のディーゼルエンジン用の排ガス低減装置の制御方法。
【請求項６】
排気多岐管から排出される排ガスの粒子状物質を除去するフィルタが設けられた排気管と、前記排気管に設けられ、排気圧力を感知するセンサ部と、前記センサ部の信号を感知し、制御のための基準値が格納されている制御装置とを有するディーゼルエンジン用の排ガス低減装置を制御するための圧力基準値を設定する方法において、
エンジンの点火状態で基準値を設定するモードが行われる第１のステップと、
エンジンが、一定時間の間、所定値以上のエンジン回転数で駆動される間、排気多岐管によりフィルタの前端部に作用する排気圧力が測定される第２のステップと、
測定された排気圧力を演算し、圧力基準値を算出して格納する第３のステップとを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジン用の排ガス低減装置及びその制御方法に関し、より詳しくは、排ガス低減装置に設けられ、排ガスの粒子状物質を除去するフィルタを備えたディーゼルエンジン用の排ガス低減装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ディーゼルエンジンでは、燃料がエンジンのシリンダー内で燃焼され、その排出ガスが排気多岐管、排気管、及び消音器を介して外部に排出される。
【０００３】
このようにエンジンで燃焼されて排出される排ガスには、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭素粒子等が含まれ、これらは大気中に排出され、深刻な大気汚染を引き起こしている。
【０００４】
このような大気汚染を防止するために、車両の排ガスをさらに減らすように環境汚染物質の許容基準に対する規制が強化されつつあり、また、このような法的規制により、自動車業界でも車両から排出される有害ガスを低減させ、環境親和的な自動車を生産するための技術が提案されている。
【０００５】
このための排ガス低減装置では、エンジンで燃焼され、排気管から排出される粒子状物質(particulate matter)を除去するための装置として、例えば、金属網、セラミックフォーム等を用いて粒子状物質を捕集するろ過方式と、フィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させて除去する再生方式がある。
【０００６】
再生方式の排ガス低減装置としては、排気管から排出される一酸化炭素、炭化水素及び窒素酸化物等の有害ガスを、酸化還元反応により無害な物質に変換する触媒フィルタが設けられている触媒変換装置が開示されている。
【０００７】
また、内燃機関から排出された排ガス内に含まれた炭素含有粒子を熱抵抗フィルタで捕集してフィルタで燃焼させる技術が開示されている(特許文献１参照)。
【０００８】
このようにフィルタに捕集された粒子状物質を燃焼して除去する再生方式は、フィルタを適正の温度に保たなければ有害物質を効率よく除去することができず、適正の温度が保たれない場合は、フィルタが粒子状物質により詰まってしまい、正常の機能を行わないこともある。
【０００９】
従って、再生方式の排ガス低減装置には、フィルタが正常の機能を行う条件を感知するための各種のセンサが設けられ、このセンサの信号が制御装置に伝送され、既に設定された基準値と比較されて適切な条件を保つようにする。
【００１０】
特許文献１では、温度制御が可能な熱抵抗フィルタの前端部と後端部にそれぞれ圧力センサと温度センサを設け、熱抵抗フィルタ間の圧力差と温度差を感知し、感知された圧力差と温度差を既に設定されたセット値と比較することにより、熱抵抗フィルタの温度を制御してスムーズな動作が行われるようにする。
【００１１】
従って、このような再生方式の排ガス低減装置は、フィルタが正常の機能を行う条件を判断するために、電子制御ユニットに基準値が格納されており、電子制御ユニットは測定された信号と既に設定された基準値を比較して、フィルタが適切な条件で動作するように制御し、または警告装置を作動する。
【００１２】
しかし、排ガス低減装置は、生産されてから車種や排気量に応じてフィルタの適正の動作条件を現場で調整する必要があるが、従来の排ガス低減装置は、基準値が固定値で決定されて電子制御ユニットに格納されているため、基準値の調整が困難であるという問題点があった。
【００１３】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１２７０８８４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、捕集された粒子状の有害物を燃焼して除去するフィルタが適正の温度で作動するように制御するための基準値の調整が容易なディーゼルエンジン用の排ガス低減装置を提供することを目的とする。
【００１５】
また、本発明は、フィルタが正常の作動条件でない場合は、運転者に適切な安全措置を取ることを知らせる警告装置が設けられたディーゼルエンジン用の排ガス低減装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するため、本発明によるディーゼルエンジン用の排ガス低減装置において、排気ガスの粒子状物質を除去するフィルタが設けられ、エンジンの排気多岐管と連結される排気管と、該排気管のフィルタの前端部に設けられ、圧力を感知する圧力センサ部と、前記排気管のフィルタの後端部に設けられ、温度を感知する温度センサ部と、基準値データを書き込む入力装置、データを格納するメモリ部、データの比較と演算処理を行う制御部、該制御部により制御される警告装置、及びバッテリーと連結可能な電源端子部を有し、前記圧力センサ部とに温度センサ部と連結される制御装置とを備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明によるディーゼルエンジン用の排ガス低減装置の制御方法において、ディーゼルエンジンの粒子状物質を低減させるフィルタが設けられた排ガス低減装置の制御方法において、エンジンの点火が始ってから、フィルタの前端部の圧力とフィルタの後端部の温度を感知する第１のステップと、感知された圧力を予め設定された圧力基準値と比較し、感知された圧力が圧力基準値よりも大きいと警告装置を作動する第２のステップと、感知された温度を予め設定された最大温度基準値と比較し、感知された温度が最大温度基準値よりも大きいと警告装置を作動する第３のステップとを含むことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明における排気多岐管から排出される排ガスの粒子状物質を除去するフィルタが設けられた排気管と、該排気管に設けられ、排気圧力を感知するセンサ部と、該センサ部の信号を感知し、制御のための基準値が格納されている制御装置とを備えるディーゼルエンジン用の排ガス低減装置を制御するための圧力基準値を設定する方法において、エンジンの点火状態で基準値を設定するモードが行われる第１のステップと、エンジンが、一定時間の間、所定値以上のエンジン回転数で駆動される間、排気多岐管によりフィルタの前端部に作用する排気圧力が測定される第２のステップと、測定された排気圧力を演算し、圧力基準値を算出して格納する第３のステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の排ガス低減装置は基準値データを書き込む入力装置を備えるために、フィルタの適正な動作条件に応じて基準値を適宜調整することができる。
【００２０】
本発明の制御方法は、感知された温度及び圧力をそれぞれ温度基準値及び圧力基準値と比較して、基準値よりも大きい場合に警告装置を作動する第２ステップ及び第３ステップを有するので、排ガス低減装置の運転状況を常時モニターして、誤動作の処置を早期に取ることができる。
【００２１】
本発明の圧力基準値設定方法は、所定値以上のエンジン回転数、例えば、最大エンジン回転数、最小駆動エンジン回転数における排気圧力を実測し、その実測値に基づいて圧力基準値を算出しているので、車に搭載された個々のエンジンの仕様及び性能に応じた圧力基準値を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面に基づいて詳しく説明する。
図１乃至図３は、本発明によるディーゼルエンジン用の排ガス低減装置を示す図であって、図１は、その構成図であり、図２は、その制御装置の論理回路構成の好ましい一実施の形態を示す図であり、図３は、その制御装置の外観の具体例を示す平面図である。
【００２３】
本発明によるディーゼルエンジン用の排ガス低減装置は、排ガスの粉塵を除去するフィルタ１１が設けられ、エンジン１の排気多岐管２と連結される排気管１０と、該排気管１０のフィルタの前端部に設けられ、圧力を感知する圧力センサ部２０と、前記排気管１０のフィルタの後端部に設けられ、温度を感知する温度センサ部３０と、基準値データを書き込む入力装置４１、データを格納するメモリ部４２、データの比較と演算処理を行う制御部４３、該制御部４３により制御される警告装置４４、４５、及びバッテリーと連結可能な電源端子部４６（図３参照）を有し、前記圧力センサ部２０と温度センサ部３０と連結される制御装置４０とを備えることを技術上の特徴とする。
【００２４】
前記排気管１０の内部には、フィルタ１１が設けられ、該フィルタ１１は、適正温度の範囲内で捕集された粒子状物質を燃焼して除去する。
【００２５】
前記圧力センサ部２０は、排気管１０のフィルタの前端部に固設され、排気多岐管２から排出される排ガスの圧力を検出する。
【００２６】
前記温度センサ部３０は、排気管１０のフィルタの後端部に固設され、可能な範囲内でフィルタと隣接して位置し、フィルタの温度を測定することが好ましい。
【００２７】
前記制御装置４０は、前記圧力センサ部２０と温度センサ部３０で感知された信号を処理し、フィルタ１１が適正の作動条件を外れたときは、運転者が適切な措置を取るように警告装置を作動させる。
【００２８】
前記制御装置４０は、フィルタの作動条件を設定可能な入力装置４１と、データを格納するメモリ部４２と、センサ部から入力されたデータと設定された基準値を比較及び演算処理する制御部４３と、該制御部４３の制御によって作動するブザー４４及び警告灯４５と、電源を供給する電源端子部４６とから構成されている。
【００２９】
前記入力装置４１は、外部からデータを書き込むためのものであり、ディップスイッチまたはキー入力により電気的信号を発生させてデータを入力するキーパッドであってもよい。
【００３０】
以下、図２を参照して、具体的に制御装置の論理回路の好ましい一実施の形態について説明する。
【００３１】
前記圧力センサ部２０と温度センサ部３０は、それぞれ信号変換器４３２を介して比較器４３３と連結され、圧力センサ部２０と温度センサ部３０で感知された圧力と温度の測定値は比較器４３３に入力される。
【００３２】
温度基準値の設定を行うディップスイッチ４１１と、第１及び第２の圧力基準値の設定を行うディップスイッチ４１２、４１３は、それぞれＤ／Ａ変換器４３１により比較器４３３と連結され、ディップスイッチ４１１、４１２、４１３で設定された基準値は、比較器４３３で比較判断の基準値として用いられる。
【００３３】
前記比較器４３３は、各ディップスイッチ４１１、４１２、４１３で設定された基準値と入力された温度または圧力測定値を比較して、基準値以上であるか否かにより適切な信号を出力する。
【００３４】
前記比較器４３３で比較判断された信号は、プロセッシングユニット４３４に伝達され、プロセッシングユニット４３４は、入力された信号に応じてブザー４４または警告灯４５をオン／オフする。
【００３５】
図３は、制御装置の外観の具体例を示す平面図であり、ケース４００には複数の警告灯４５が設けられ、各警告灯４５は、フィルタが設定された基準温度以上であり、または第１の圧力基準値もしくは第２の圧力基準値よりも大きい場合に、その状態であることを知らせる。
【００３６】
前記ケース４００の内部には、ブザー（図示せず）と、基準値を調整可能なディップスイッチ４１１とが設けられている。
【００３７】
前記制御装置４０には、バッテリーまたはセンサとケーブルで連結可能な電源端子部４６と、警告灯４５と連結され、警告灯４５の動作時、点灯状態を解除するためのリセットスイッチ４７とが設けられている。
【００３８】
前記警告灯４５は、車両の始動キーとは独立して、リセットスイッチ４７によってのみ消灯するように構成することが好ましく、これは、警告灯４５の点灯状態を運転者が認識しなかった状態で、始動キーをオフした場合、警告灯４５が消灯することを防止するためである。従って、運転者は、警告灯４５が点灯状態であることを認識した後、リセットスイッチ４７を操作して警告灯４５を消灯するようになる。
【００３９】
こうように構成された制御装置は、警告灯またはブザーの作動時、警告信号が認知できるように運転席に近い位置に取り付けられる。
【００４０】
以下、このように構成された本発明によるディーゼルエンジン用の排ガス低減装置の制御方法について説明する。
【００４１】
図４及び図５は、本発明によるディーゼルエンジン用の排ガス低減装置の制御方法を示す図であって、図４は、その全体制御の流れを示すフローチャートであり、図５は、その圧力基準値を設定する過程を示すフローチャートである。
【００４２】
図４を参照して、第１のステップ（Ｓ１０）において、エンジン始動後に排気多岐管から排気される排ガスの圧力Ｐと温度Ｔを測定する。
【００４３】
このとき、圧力センサ部が、フィルタの前端部に設けられ、フィルタに作用する圧力値を測定する。温度センサ部は、フィルタの後端部に設けられ、可能な範囲内でフィルタと隣接してフィルタの実際温度を測定する。
【００４４】
第２のステップ（Ｓ２０）において、測定された圧力を圧力基準値と比較し、測定圧力が設定圧力よりも大きいと、警告装置を作動する。
【００４５】
第１のステップ（Ｓ１０）で測定された排ガスの圧力が一定の圧力以上になると、高圧によりフィルタの温度が高くなり、フィルタ損傷の原因となることもある。従って、一定の圧力以上である場合は、運転者が適切な安全措置を取るように警告装置を作動する。
【００４６】
前記圧力基準値は、第１の圧力基準値ＰＬと第２の圧力基準値ＰＨとからなり、感知された圧力が第１の圧力基準値または第２の圧力基準値よりも大きいと、警告装置を作動させることが好ましい。
【００４７】
このとき、第１の圧力基準値ＰＬは、第２の圧力基準値ＰＨよりも低い圧力で設定され、感知された圧力が第１の圧力基準値よりも大きいと、フィルタに異常圧力が発生する恐れがあるため、警告装置では、運転者の注意を求める１次警告を発する。
【００４８】
次いで、感知された圧力が第２の圧力基準値よりも大きいと、フィルタ損傷の原因となるため、緊急の措置が必要であることを運転者に知らせるようにする。
【００４９】
設定された圧力基準値は、フィルタが損傷しない範囲内で、第１の圧力基準値と第２の圧力基準値が実験的に決定される。基準値を決定する方法については後述する。
【００５０】
ここで、第２のステップ（Ｓ２０）は、感知された圧力Ｐを第２の圧力基準値ＰＨと比較するステップ（Ｓ２１）と、感知された圧力Ｐを第１の圧力基準値ＰＬと比較するステップ（Ｓ２２）と、感知された圧力が第１の圧力基準値ＰＬまたは第２の圧力基準値ＰＨよりも大きいときは、ブザー及び警告灯をオンして警告装置を作動するステップ（Ｓ２３）とからなっている。
【００５１】
ブザーは、一定時間の間、タイマーにより作動した後オフされる（Ｓ２４）。
【００５２】
第３のステップ（Ｓ３０）において、測定された温度Ｔを既に設定された最大温度基準値ＴＨと比較し、測定温度が基準値よりも大きいと、警告装置を作動する。
【００５３】
測定温度がフィルタを正常的に作動させる温度以上である場合は、フィルタ損傷の原因となるため、フィルタに応じて正常的に作動可能な最大臨界温度を実験的に決定して最大温度基準値ＴＨとして設定する。
【００５４】
このとき、最大温度基準値ＴＨは、フィルタにより異なるが、好ましくは約６００℃で決定される。
【００５５】
ここで、第３のステップ（Ｓ３０）は、感知された温度Ｔを最大温度基準値ＴＨと比較するステップ（Ｓ３１）と、感知された温度Ｔが最大温度基準値ＴＨよりも大きいと、ブザー及び警告灯をオンして警告装置を作動するステップ（Ｓ３２）とからなっている。
【００５６】
このとき、ブザーは、一定時間の間、タイマーにより作動した後オフされる（Ｓ３３）。
【００５７】
第４のステップ（Ｓ４０）において、警告灯が点灯された状態でリセットスイッチによってのみ警告灯を消灯させる。ここで、この第４のステップ（Ｓ４０）は、第２のステップ（Ｓ２０）と第３のステップ（Ｓ３０）において条件に応じて警告灯が点灯された後、リセットスイッチがオン状態であるか否かを判断するステップ（Ｓ４１）と、リセットスイッチがオン状態の場合は、警告灯を消灯するステップ（Ｓ４２）とからなっている。
【００５８】
従って、運転者が警告灯の点灯状態でリセットスイッチを操作して警告灯を消灯しなかった場合、始動キーをオフした後、さらにエンジンを始動しても、警告灯は継続して点灯状態を維持することにより、運転者にフィルタが正常の機能を行わないことを知らせる。
【００５９】
第５のステップ（Ｓ５０）は、始動キーがオフ状態であるか否かを判断し、始動キーがオン状態を維持する場合は、第１のステップ（Ｓ１０）に戻る。
【００６０】
以下、図５を参照して、本発明によるディーゼルエンジン用の排ガス低減装置における圧力基準値の設定方法について説明する。
【００６１】
まず、第１のステップ（Ｓ６０）において、エンジンの始動状態で、制御装置の入力装置を用いて基準値設定モードを行う。
【００６２】
次いで、第２のステップ（Ｓ７０）において、排気多岐管によりフィルタ前端部に作用する排気圧力を測定する。このとき、運転者は、一定時間の間、最大エンジン回転数（ｒｐｍ）が維持されるように加速ペダルを操作してエンジンを空回転させる（Ｓ７１）。
【００６３】
エンジンの空回転時間とエンジンの最小駆動回転数は、信頼性のある圧力基準値を算出するために必要な排気圧力データの抽出条件であり、このような空回転時間と臨界エンジン回転数は、車種または排気量に応じて実験的乃至経験的に決定することができる。
【００６４】
次いで、第３のステップ（Ｓ８０）において、第２のステップ（Ｓ７０）で測定された排気圧力を用いて圧力基準値を算出してメモリ部に格納する。
【００６５】
ここで、最大エンジン回転数（ｒｐｍ）から一定時間の間の排気圧力の平均値を計算し、計算された最大エンジン回転数での排気圧力平均値に一定の比例定数を掛け算することで、第１の圧力基準値と第２の圧力基準値を決定することが好ましい。
【００６６】
即ち、フィルタが損傷する臨界圧力を第２の圧力基準値として設定し、第２の圧力基準値より小さいが、フィルタ損傷の恐れがある圧力条件を第１の圧力基準値として設定する。
【００６７】
また、第１の圧力基準値と第２の圧力基準値に対応する各比例定数が、車種や排気量の応じて実験的かつ経験的に決定されてもよく、車種とエンジン排気量に応じて一義的に決定されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上、本発明によると、排ガス低減装置のフィルタが適正温度で作動可能な基準値を設定し、そのデータを格納する制御装置を備えることにより、基準値を容易に調整することができる。
【００６９】
また、排ガス低減装置のフィルタが正常の作動条件ではない場合は、運転者に適切な安全措置を取ることを知らせることにより、排ガス低減装置の誤動作による破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明によるディーゼルエンジン用の排ガス低減装置の構成図である。
【図２】本発明によるディーゼルエンジン用の排ガス低減装置における制御装置の論理回路構成を示す図である。
【図３】本発明によるディーゼルエンジン用の排ガス低減装置における制御装置の外観の具体的な一例を示す図である。
【図４】本発明によるディーゼルエンジン用の排ガス低減装置における全体制御の過程を示すフローチャートである。
【図５】本発明によるディーゼルエンジン用の排ガス低減装置における圧力基準値を設定する過程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７１】
１０  排気管
１１  フィルタ
２０  圧力センサ部
３０  温度センサ部
４０  制御装置
４１  入力装置
４２  メモリ部
４３  制御部
４４  ブザー
４５  警告灯
【図１】
2005320862.tif 000003
【図２】
2005320862.tif 000004
【図３】
2005320862.tif 000005
【図４】
2005320862.tif 000006
【図５】
2005320862.tif 000007