(57)【要約】【課題】内燃機関搭載の車両が隊列走行するときに、先行車両の排気ガスが混合した気体を吸引してＥＧＲガスの代わりに車両に搭載した内燃機関の吸気に混入することにより、ＥＧＲガス中の付着性成分に起因するトラブルを回避しながら、ＥＧＲと同様の効果を得て、隊列走行時の車両全体で考慮した時の排気ガス中のＮＯｘの低減を図ることができる内燃機関搭載の車両及び車両の隊列走行時の排気ガス浄化方法を提供する。【解決手段】キャブ１０を有し、内燃機関４０を搭載した車両１において、内燃機関４０の吸気用の開口部５１を車両前端又はこの車両前端より前方に設けていると共に、内燃機関４０の排気用の開口部５６を車両後端又はこの車両後端より後方に設けている状態に構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャブを有し、内燃機関を搭載した車両において、前記内燃機関の吸気用の開口部を車両前端又はこの車両前端より前方に設けていると共に、前記内燃機関の排気用の開口部を車両後端又はこの車両後端より後方に設けていることを特徴とする内燃機関を搭載した車両。
【請求項２】
自動操縦運転による隊列走行を行うシステムを搭載している車両である請求項１に記載の内燃機関を搭載した車両。
【請求項３】
当該車両に搭載した前記内燃機関の吸気通路において、前記吸気用の開口部から吸引したガスが流れる吸引通路と前記内燃機関の気筒からのＥＧＲガスが流れるＥＧＲ通路とを切り替える流路切換機構を備えている請求項１又は２に記載の内燃機関を搭載した車両。
【請求項４】
当該車両における、前記吸気用の開口部の高さを前記排気用の開口部と高さと同じにするとともに、前記吸気用の開口部の左右位置を前記排気用の開口部の左右位置と同じとしている請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関を搭載した車両。
【請求項５】
前走車両の前記排気用の開口部と当該車両の前記吸気用の開口部とを接続する接続機構、又は、当該車両の前記排気用の開口部と後走車両の前記吸気用の開口部とを接続する接続機構を備えた請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関を搭載した車両。
【請求項６】
内燃機関を搭載した車両が自動操縦運転で隊列走行する際に、前走車両の排気ガスの一部または全部を、前記前走車両に追走している後走車両の吸気として吸引することを特徴とする車両の隊列走行時の排気ガス浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関搭載の車両が隊列走行するときに、先行車両の排気ガスを吸引して車両に搭載した内燃機関の吸気に混入することにより、ＥＧＲと同様の効果を得て、隊列走行時の排気ガス中のＮＯｘの低減を図ることができる内燃機関搭載の車両及び車両の隊列走行時の排気ガス浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関においては、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）の低減が重要であり、内燃機関の気筒（シリンダ）内でのサーマルＮＯｘの発生を抑制するために、ＥＧＲ（排気再循環）を行って、燃焼温度の上昇を抑えている一方で、排気通路に排出されたＮＯｘを排気通路に設けた選択還元型触媒（ＳＣＲ）等を備えた排気ガス浄化装置で還元浄化している。
【０００３】
しかしながら、内燃機関の内部で気筒から排出される排気ガスの一部を循環させるＥＧＲにおいては、このＥＧＲガス中に未燃燃料や微粒子や水分が含まれているため、低温時などでは、これらの成分が凝結したりタール化したりして、ＥＧＲガスが通過する配管、ＥＧＲクーラー、ＥＧＲバルブ、吸気弁などに、付着して、これらの機能を劣化させたり、作動不良を引き起こすという問題があり、必ずしも、内燃機関の全運転領域でＥＧＲすることができない状態にある。
【０００４】
一方、省エネルギー対策の一つとして、複数のトラックを自動運転により操舵制御と速度制御を行って隊列を形成して効率的に走行させる隊列走行が実験的ではあるが実施され始めている。この隊列走行では車間距離が１５ｍから４ｍの近接車間距離での走行が可能となっており、先行車両の車体後端で形成されるカルマン渦の発生領域である乱流中に、後続車の車体の前部が入り込んだ状態で走行する。
【０００５】
本発明者は、この自動操縦運転による隊列走行において、前走車両から排出されて一旦外気に晒されて温度低下して付着性成分が減少した排気ガスを、後走車両の内燃機関の吸気通路に吸込んで、ＥＧＲガスの代わりに用いることで、ＥＧＲガスに含まれている付着成分に起因するトラブルを回避しながら、不活性ガス成分を含むガスによるＥＧＲ効果を得て、後走車両の内燃機関から発生するＮＯｘを低減できるとの知見を得た。
【０００６】
しかしながら、内燃機関を搭載した車両において、キャブ（若しくはキャビン）を有する車両、いわゆるトラックでは、一般的には、内燃機関に吸気を供給するための吸気の開口部は、キャブの背面の上方に配置され、この開口部からの吸気ダクトがキャブの背面に沿ってキャブの外側に配置され、この吸気ダクトがキャブの下部のエアクリーナに接続され、開口部からの吸気が内燃機関に供給されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００７】
また、これらのキャブを有する車両における内燃機関から排出される排気ガスは、キャブの下方から車台フレームの下方の地面に近い状態で配置された排気管及び排気ガス浄化装置（排気後処理装置）を通過して消音器（マフラー、サイレンサー）を経由した後に車台フレームの中間近辺に配置された排気口から大気に排出されている。
【０００８】
この排気に関しては、排気ガスを地表面から十分高い位置に大気に放出することによって歩行者等に対する排気ガスの悪影響を緩和するために、キャブの下部から車台フレームの下部に配置されたマフラを経由した後、キャブの後方に戻ってキャブの背面に沿って上昇する縦型排気管を流れて、キャブのルーフよりも高い位置に配置されている排出口から大気に放出するキャブオーバ型トラックの縦型排気管装置も提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００９】
したがって、上記のような車両の吸気用の開口部や排気用の開口部では、前走車両の排気ガスが混合した気体を後走車両の内燃機関の吸気の一部若しくは全部に用いることは難しいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実開平０５−８９８６４号公報
【特許文献２】特開２００７−２８３９１９号公報
【特許文献３】特開平０７−６９０８１号公報
【特許文献４】特開平０７−７１２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関搭載の車両が隊列走行するときに、先行車両の排気ガスが混合した気体を吸引してＥＧＲガスの代わりに車両に搭載した内燃機関の吸気に混入することにより、ＥＧＲガス中の付着性成分に起因するトラブルを回避しながら、ＥＧＲと同様の効果を得て、隊列走行時の車両全体で考慮した時の排気ガス中のＮＯｘの低減を図ることができる内燃機関搭載の車両及び車両の隊列走行時の排気ガス浄化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関搭載の車両は、キャブを有し、内燃機関を搭載した車両において、前記内燃機関の吸気用の開口部を車両前端又はこの車両前端より前方に設けていると共に、前記内燃機関の排気用の開口部を車両後端又はこの車両後端より後方に設けて構成される。なお、ここで、「キャブを有する」との意味は、乗用車タイプの車両を除くという意味であり、トラックやバスなどを含むものである。
【００１３】
この構成の内燃機関を搭載した車両が、前後に連なった走行をするときに、前走車両の内燃機関から排出される排気ガスが車両後端側に設けられた排気用の開口部から大気中に排出されるが、この排気ガスはカルマン渦が発生している車両の後方の空気流の乱流領域の淀み領域に流れ込むので、排気ガスを含む気体が後走車両の前端側の吸気用の開口部に流入し易くなる。
【００１４】
したがって、前後に連なった走行をするときに、後走車両では、前走車両の排気ガスが混合した気体を吸引してＥＧＲガスの代わりに内燃機関の吸気に混入することにより、ＥＧＲガス中の付着性成分等に起因するトラブルを回避しながら、気筒内における燃焼温度を抑えてサーマルＮＯｘの発生を抑制してＥＧＲと同様の効果を得て、前後に連なった走行をする場合に車列全体としての排気ガス中のＮＯｘの低減を図ることができる。
【００１５】
なお、この吸気用の開口部は、内燃機関の吸気通路の開口部として構成してもよく、内燃機関の吸気通路のターボ式過給機のコンプレッサの上流側に合流する専用の吸引通路として構成してもよい。
【００１６】
上記の内燃機関搭載の車両において、自動操縦運転による隊列走行をおこなうシステムを搭載している車両であると、自動操縦運転による隊列走行では、前走車両とその後走車両との車間距離が近接車間距離（例えば、４ｍ程度）となるので、排気用の開口部から排出された排気ガスが混合した気体を、大気による希釈進む前に吸気用の開口部から吸込むことができる。
【００１７】
上記の内燃機関搭載の車両において、当該車両に搭載した前記内燃機関の吸気通路において、前記吸気用の開口部から吸引したガスが流れる吸引通路と前記内燃機関の気筒からのＥＧＲガスが流れるＥＧＲ通路とを切り替える流路切換機構を備えて構成されていると、当該車両が単独走行する場合や隊列走行で、前走車両となった場合には、ＥＧＲ通路を用いたＥＧＲを行って、ＮＯｘの低減を図ることができ、隊列走行で後走車両になった場合には、吸引通路からの前走車両の排気ガスを利用してＮＯｘの低減を図ることができる。なお、この場合には、吸引通路に吸引した排気ガスの流通量を調整する流量調整バルブを設けることが好ましい。
【００１８】
上記の内燃機関搭載の車両において、当該車両における、前記吸気用の開口部の高さを前記排気用の開口部と高さと同じにするとともに、前記吸気用の開口部の左右位置を前記排気用の開口部の左右位置と同じとしているように構成されると、同じタイプの車両が前後したときに、前走車両の排気用の開口部と後走車両の吸気用の開口部とが対向している状態になるので、効率よく排気ガスを吸気用の開口部に吸引することができる。
【００１９】
上記の内燃機関搭載の車両において、前走車両の前記排気用の開口部と当該車両の前記吸気用の開口部とを接続する接続機構、又は、当該車両の前記排気用の開口部と後走車両の前記吸気用の開口部とを接続する接続機構を備えて構成すると、言い換えれば、２つの車両の排気用の開口部と吸気用の開口部を配管によりドッキング若しくは柔軟な配管による準ドッキングをすることができるように構成する。これらの構成により、排気ガスが大気に希釈されない状態で排気ガスが混合している気体を吸気用の開口部から吸引することができる。
【００２０】
上記の目的を達成するための本発明の車両の隊列走行時の排気ガス浄化方法は、内燃機関を搭載した車両が自動操縦運転で隊列走行する際に、前走車両の排気ガスの一部または全部を、前記前走車両に追走している後走車両の吸気として吸引することを特徴とする方法である。
【００２１】
この方法によれば、内燃機関を搭載した車両が自動操縦運転で隊列走行する際に、後走車両では、前走車両の排気ガスの一部または全部を吸引してＥＧＲガスの代わりに内燃機関の吸気に混入することにより、ＥＧＲガス中の付着性成分等に起因するトラブルを回避しながら、気筒内における燃焼温度を抑えてサーマルＮＯｘの発生を抑制してＥＧＲと同様の効果を得て、前後に連なった走行をする場合に車列全体としての排気ガス中のＮＯｘの低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の内燃機関搭載の車両及び車両の隊列走行時の排気ガス浄化方法によれば、内燃機関搭載の車両が隊列走行するときに、先行車両の排気ガスが混合した気体を吸引してＥＧＲガスの代わりに車両に搭載した内燃機関の吸気に混入することにより、ＥＧＲガス中の付着性成分に起因するトラブルを回避しながら、ＥＧＲと同様の効果を得て、隊列走行時の車両全体で考慮した時の排気ガス中のＮＯｘの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る実施の形態の内燃機関搭載の車両の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の車両の隊列走行時の排気ガス浄化方法を説明するための模式的な図である。
【図３】排気用の開口部と吸気用の開口部を接続する構成の一例を示す図である。
【図４】排気用の開口部と吸気用の開口部を接続する構成の一例を示す図である。
【図５】本発明に係る実施の形態の内燃機関の配管系の構成を示す模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関搭載の車両及び車両の隊列走行時の排気ガス浄化方法について図面を参照しながら説明する。なお、ここでは、内燃機関搭載の車両としては、荷物室を備えた大型トラックを例示しているが、本発明が適用できる内燃機関搭載の車両としては、キャブと内燃機関を有している車両であればよく、本発明は、このトラック以外の大型トラック、バス、作業車両などにも適用できる。
【００２５】
図１に示すように、本発明に係る実施の形態の内燃機関搭載の車両（以下、車両）１は、キャブ１０と車台フレーム（車体シャーシ）２０と荷物室３０を備えていると共に、エンジン（内燃機関）を備えている。このエンジン４０には、吸気配管４１と排気配管４２と排気ガス浄化処理装置４２ａ、４２ｂを備えている。
【００２６】
そして、本発明では、更に、エンジン４０の吸気用の開口部５１を車両前端又はこの車両前端より前方に設けていると共に、エンジン４０の排気用の開口部５６を車両後端又はこの車両後端より後方に設けて構成される。
【００２７】
これにより、図２に模式的に示すように、この構成の車両１が、前後に連なった走行をするときに、前走車両１Ａのエンジン４０から排出される排気ガスＧが車両後端側に設けられた排気用の開口部５６から大気中に排出し、この排気ガスＧをカルマン渦が発生している、前走車両１Ａの後方の空気流の乱流領域の淀み領域Ｒに流れ込ませて、排気ガスＧが混合している気体Ａ＋Ｇを後走車両１Ｂの前端側の吸気用の開口部５１に流入し易くすることができる。
【００２８】
そのため、排気用の開口部４６の開口方向も下向きではなく水平よりも上向き、より好ましくは、上向きに形成する。また、吸気用の開口部５１は前走車両１Ａの淀み領域Ｒの気体を吸引し易く、かつ、車両１の構造から配置し易い位置、例えば、バンパー部分などに配置する。
【００２９】
そして、図５に示すように、この吸気用の開口部５１には吸引通路５２が接続され、この吸引通路５２は、吸気通路４１に設けられた流路切換バルブ５３に接続されている。また、この吸引通路５２には流量調整バルブ５４が設けられる。この流路切換バルブ５３の位置は、吸気通路４１において、ターボ式過給機のコンプレッサ４３ｃの上流側に配置される。なお、この吸気通路４１には、上流側からエアクリーナ４１とコンプレッサ４３ｃとインタークーラ４１ｂが配置される。
【００３０】
この構成により、吸気用の開口部５１から吸込まれた気体Ａ＋Ｇは、吸引通路５２から流量調整バルブ５４を経て流路切換バルブ５３に到達し、必要に応じて、吸気通路４１で吸気通路４１からの気体Ａと合流して、あるいは、吸気通路４１で吸気通路４１からの気体Ａを遮断して、吸引通路５２からの気体Ａ＋Ｇのみで、エンジン４０の気筒に供給される。
【００３１】
なお、この吸気用の開口部５１は、エンジン４０の吸気通路４１の開口部と兼用にして構成してもよく、吸引通路５２を吸気通路４１と兼用にしてもよい。この場合には、流路切換えバルブ５３は必要なくなる。
【００３２】
また、この車両１は、自動操縦運転による隊列走行をおこなうシステムを搭載していることが好ましく、この自動操縦運転による隊列走行では、前走車両１Ａとその後走車両１Ｂとの車間距離が近接車間距離（例えば、４ｍ程度）となるので、排気用の開口部５６から排出された排気ガスＧが大気による希釈進む前に、この排気ガスＧを含む気体Ａ＋Ｇを吸気用の開口部５１から吸込むことができるようになる。
【００３３】
そして、この吸気用の開口部５１の高さを排気用の開口部５６と高さと同じにするとともに、吸気用の開口部５１の左右位置を排気用の開口部５６の左右位置と同じとする。これにより、同じタイプの車両１が前後したときに、前走車両１Ａの排気用の開口部５６と後走車両１Ｂの吸気用の開口部５１とが対向している状態になるので、後走車両１Ｂでは効率よく前走車両１Ａの排気ガスが混合した気体Ａ＋Ｇを吸気用の開口部５１に吸引することができるようになる。
【００３４】
この場合は、排気用の開口部５６からの排気ガスＧを車両１の後方の淀み領域Ｒに流れ込ませる必要はないので、車両１の構成で配置し易い位置に配置することができる。例えば、吸気用の開口部５１と排気用の開口部５６は、歩行者がいない側の車体の右側の荷物室３０の下側に沿って配置することができる。
【００３５】
しかしながら、この場合においても、吸気用の開口部５１が、この車両１の排気用の開口部５６と接続するできる接続機構を持っていない後走車両１Ｂに対しても、排気ガスＧが混合した気体Ａ＋Ｇを吸引させたい場合には、排気ガスＧをこの車両１の後方の淀み領域Ｒに流れ込ませて、排気ガスＧが混合した気体Ａ＋Ｇを後走車両１Ｂの前端側の吸気用の開口部５１に流入し易くすることができるような位置に、この車両１の排気用の開口部５６が配置されることが好ましい。
【００３６】
更には、図３及び図４に例示しているように、前走車両１Ａの排気用の開口部５６とこの車両１が後走車両１Ｂとしてその吸気用の開口部５１とを接続する接続機構、又は、この車両１が前走車両１Ａとしてその排気用の開口部５６と後走車両１Ｂの吸気用の開口部５１とを接続する接続機構を備えて構成する。つまり、２つの車両１Ａ、１Ｂの排気用の開口部５６と吸気用の開口部５１を配管によりドッキング若しくは柔軟な配管による準ドッキングするように構成すると、これらの構成により、排気ガスＧが大気に希釈されない状態で、この排気ガスＧを吸気用の開口部５１から吸引することができるようになる。
【００３７】
この接続機構としては、図３に示すような二重管や蛇腹構造等の管長方向に長さを変化させることができる配管にして、車間距離のある程の範囲内変化には対応できるようにする。また、磁石などの磁力により排気用の開口部５６と吸気用の開口部５１を接合して、車間距離が大きくなったときには自動的に外れて、この接続機構の損傷を防ぐようにすることが好ましい。
【００３８】
また、図４に示すように、後部配管５５にヒンジ５５ａを設けて転倒配管５５ｂを設けて、後走車両１の吸気用の開口部５１と接続するときのみ水平に転倒し、それ以外のときは、車両１の荷物室３０の後端部に沿って起立させておくように構成してもよい。
【００３９】
この接続機構を備えた場合は、排気用の開口部５６からの排気ガスＧを車両１の後方の淀み領域Ｒに流れ込ませる必要はないので、車両１の構成で配置し易い位置に配置することができる。例えば、吸気用の開口部５１と排気用の開口部５６は、歩行者がいない側の車体の右側の荷物室３０の下側に沿って配置することができる。
【００４０】
しかしながら、この場合においても、吸気用の開口部５１が、この車両１の排気用の開口部５６と接続するできる接続機構を持っていない後走車両１Ｂに対しても、排気ガスＧが混合した気体Ａ＋Ｇを吸引させたい場合には、この車両１の後方の淀み領域Ｒに流れ込ませて、排気ガスＧが少しでも多く後走車両１Ｂの前端側の吸気用の開口部５１に流入し易くすることができるような位置に、この車両１の排気用の開口部５６が配置されるように構成することが好ましい。
【００４１】
そして、図５に示すように、この車両１に搭載したエンジン４０の吸気通路４１において、吸気用の開口部５１から吸引した気体Ａ＋Ｇが流れる吸引通路５２とエンジン４０の気筒からのＥＧＲガスが流れるＥＧＲ通路４４とを切り替える流路切換機構を備えて構成することが好ましい。この流路切換機構は、例えば、ＥＧＲバルブ４４ｂ、流路切換バルブ５３、流量調整バルブ５４を制御する制御装置により、ＥＧＲバルブ４４ｂの開閉と流路切換バルブ５３の吸引通路５２の閉開との連動操作、若しくは、ＥＧＲバルブ４４ｂの開閉と流量調整バルブ５４の閉開の連動操作を行うように構成することにより容易に実現できる。
【００４２】
この構成により、この車両１が単独走行する場合や隊列走行で前走車両１Ａとなった場合には、ＥＧＲクーラー４４ａとＥＧＲバルブ４４ｂを備えたＥＧＲ通路４１を用いたＥＧＲを行って、ＮＯｘの低減を図ることができ、隊列走行で後走車両１Ｂになった場合には、吸引通路５２からの前走車両１Ａの排気ガスＧを利用してＮＯｘの低減を図ることができる。なお、この場合には、吸引通路５２に吸引した気体Ａ＋Ｇの流通量は流量調整バルブ５４により行う。
【００４３】
次に、本発明の実施の形態の隊列走行時の排気ガス浄化方法について説明する、この方法は、エンジン４０を搭載した車両１が自動操縦運転で隊列走行する際に、前走車両１Ａの排気ガスＧの一部または全部を、前走車両１Ａに追走している後走車両１Ｂの吸気Ａ＋Ｇとして吸引することを特徴とする方法である。
【００４４】
上記の構成の内燃機関搭載の車両１及び隊列走行時の排気ガス浄化方法によれば、前後に連なった走行をするときに、後走車両１Ｂでは、前走車両１Ａの排気ガスＧが混合した気体Ａ＋Ｇを吸引してＥＧＲガスの代わりにエンジン４０の吸気Ａに混入することにより、ＥＧＲガス中の付着性成分等に起因するトラブルを回避しながら、気筒内における燃焼温度を抑えてサーマルＮＯｘの発生を抑制してＥＧＲと同様の効果を得て、前後に連なった走行をする場合に車列全体としての排気ガス中のＮＯｘの低減を図ることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１  車両
１０  キャブ
２０  車台フレーム
３０  荷物室
４０  エンジン（内燃機関）
４１  吸気通路
４２  排気通路
４２ａ，４２ｂ  排気ガス浄化装置
５１  吸気用の開口部
５２  吸引通路
５３  流路切換えバルブ
５５  後部配管
５５ａ  ヒンジ
５５ｂ  転倒配管
５６  排気用の開口部
Ａ  新気
Ａ＋Ｇ  排気ガスが混合した気体
Ｇ  排気ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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