JP2006189052A

JP2006189052A - 排気処理装置監視システム

Info

Publication number: JP2006189052A
Application number: JP2006000162A
Authority: JP
Inventors: George Lin; リンジョージ
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2004-12-29
Filing date: 2006-01-04
Publication date: 2006-07-20
Also published as: US20060137331A1; US7624572B2; DE102005055661A1

Abstract

【課題】排気処理装置監視システムを提供する。
【解決手段】排気流をエンジンから離れる向きに方向付けるように構成された排気通路を備えた排気システムが提供される。本システムは、排気流中の１つ以上の物質に作用するように構成された、排気通路内にある排気処理装置をも備え得る。さらに、本システムは、排気処理装置の作業材の１つ以上の位置の温度を示す出力を提供するように構成された少なくとも１つの温度検知装置を備え得る。加えて、本システムは、排気処理装置の作業材の温度マップを生成し、期待された温度マップからの偏差を決定するように構成された制御装置を備え得る。
【選択図】図２

Description

本明細書は、排気処理装置監視システムに関し、より詳しくは、温度情報に基づいて排気処理装置の状態を決定するように構成された排気処理装置監視システムに関する。

ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、天然ガスエンジン、及び当分野で知られた他のエンジンなどのエンジンは、大気汚染物質の複雑な混合物を排気し得る。この大気汚染物質は、例えば、粒子状物質などの固体状の物質、及びガス状物質の両方から構成され得る。粒子状物質には、すすと呼ばれる不完全燃焼炭素粒子や灰が含まれ得る。

一方、環境への関心の高まりによって、排ガス基準は、より厳しくなっている。エンジンから放出される微粒子やガス性汚染物質の量は、エンジンの種類、大きさ、及び／又は等級に応じて規制され得る。また、これらの排ガス基準を満たすため、エンジン製造者は、数例挙げるとすると、例えば、燃料噴射、エンジン管理、及び空気誘導などの数種類の異なるエンジン技術の改良を進めている。加えて、エンジン製造者は、エンジンから出た後にエンジンの排気ガスを処理する装置を開発している。

また、エンジン製造者は、粒子トラップと呼ばれる排気処理装置を用いて、エンジンの排気流から粒子状物質を取り除くようにしている。粒子トラップは、粒子状物質を閉じ込めるように設計されたフィルタである。しかしながら、この粒子トラップを長時間使用すると、粒子状物質がフィルタ上に蓄積して、フィルタの機能及び／又はエンジン性能が低下し得る。

粒子トラップの性能を回復する方法の１つは、再生を実施することである。かかる粒子トラップフィルタ装置の再生は、フィルタ及び閉じ込められた粒子状物質の温度を、粒子状物質の燃焼温度より高く昇温し、これにより集められた粒子状物質を焼き落としフィルタ装置を再生することにより実現され得る。

また、エンジン製造者は、排気ガスを化学的に浄化するため、触媒物質（触媒）をも用いている。触媒による処理装置では、排気中の特定のガス化合物を酸化及び／又は還元することにより排気流からの選択された汚染物質の除去を促進する触媒を含み得る。これら汚染物質としては、ＮＯ_x、一酸化炭素（ＣＯ）、又は排気流からの除去が望まれる他の任意のガス化合物が挙げられる。また、ＮＯ_x吸収器などの触媒による処理装置においても、多くの混合気で単にエンジンを稼働することにより再生し得る。

温度は、粒子トラップ及び触媒による処理装置の両方にとって重要な因子となり得る。特に、排気システムの多様な熱源から過剰な熱が生じると、粒子トラップ及び触媒による処理装置の性能の低下、及び／又は機械的欠陥を引き起こす可能性がある。これらの熱源としては、排気処理装置、これら装置の再生、及び発熱反応に供給された排気ガスが挙げられる。また、排気処理装置の中には、非常に低い温度では全ポテンシャルで動作し得ないものがある。例えば、再生は、特定の温度を超えて最も良く実現され得る。加えて、触媒による処理装置で生じる化学反応もまた、特定の温度を超えて最も効果的に生じ得る。

また、異常な動作温度は、排気処理装置における問題を示すことがある。例えば、排気処理装置の構造上及び／又は機械的欠陥により、排気ガスの流路が変更され、その結果、排気処理装置の特定の区間を通る排気流の増加又は減少を生じることがある。排気流の増加又は減少が生じると、結果的に、これに対応して、動作温度、及び／又はこれらの特定の区間を通る動作温度の変化速度が増加又は減少され得る。

排気処理は、排気処理システムの構成部材の温度を監視することにより、これら構成部材が破壊的な高温にさらされるのを防ぎ、及び／又は動作温度を所望の範囲内に維持するように制御され得る。そこで、排気処理システムの構成部材における熱により生じる損傷を低減するためのシステムが提案されている。例えば、田代らに２００３年９月２３日付けで発行された（特許文献１）では、触媒粒子フィルタを備える排気処理システムを開示している。（特許文献１）は、過剰な熱から生じ得る構成部材への損傷を最小限とするために、粒子フィルタのすぐ上流及びすぐ下流で測定した排気温度に基づいて、粒子フィルタの再生の閉ループフィードバック制御を開示している。

（特許文献１）のシステムは、粒子フィルタの全体温度を監視し得るものであるが、この（特許文献１）のシステムには、幾つかの欠点がある。例えば、このシステムでは、粒子フィルタの局所部分間の温度偏差について監視しない。このような局所的な温度偏差は、排気処理装置における局所的な構造的欠陥を示し得るものであり、かかる欠陥は、結果的に、性能の大幅な低下及び／又はエンジン又は排気システムの排気処理装置又は他の構成部材に対してより広範な損傷を引き起こす可能性がある。

米国特許第６，６２２，４８０号明細書

開示された排気処理装置監視システムは、上述した問題のうちの１つ以上を克服することに関する。

一形態において、本明細書は、排気流をエンジンから離れる向きに方向付けるように構成された排気通路を備える排気システムに関する。本システムは、排気流中の１つ以上の物質に作用するように構成された、排気通路内にある排気処理装置をも備え得る。さらに、本システムは、排気処理装置の作業材の１つ以上の位置の温度を示す出力を提供するように構成された少なくとも１つの温度検知装置を備え得る。加えて、本システムは、排気処理装置の作業材の温度マップを生成し、期待された温度マップからの偏差を決定するように構成された制御装置を備え得る。

他の形態において、本明細書は、排気処理装置を監視する方法に関する。本方法は、エンジンからの排気流を排気処理装置に向ける工程を含み得る。また、本方法は、排気処理装置の作業材の温度マップを生成する工程と、期待された温度マップからの偏差を決定する工程とを含み得る。

他の形態において、本明細書は、操作者台と、フレームと、少なくとも１つの牽引装置と、内燃機関とを備える作業機械に関する。また、本作業機械は、排気流を内燃機関から離れた向きに方向付けるように構成された排気通路と、排気流中の１つ以上の物質に作用するように構成された、排気通路内にある排気処理装置とを備える。加えて、本作業機械は、排気処理装置の作業材の１つ以上の位置の温度を示す出力を提供するように構成された少なくとも１つの温度検知装置を備え得る。さらに、本作業機械は、排気処理装置の作業材の温度マップを生成し、期待された温度マップからの偏差を決定するように構成された制御装置を備え得る。

以下、図面を参照して詳細を説明する。なお、可能である限り、同一又は類似の部分を参照するのに、全図面を通して、同一の参照番号を用いるものとする。

図１は、作業機械１０を示している。この作業機械１０は、操作者台１２を備え得る。さらに、作業機械１０は、１つ以上の牽引装置１３、エンジン１４、及び排気システム１６を備え得る。

作業機械１０は、トラックとして図示されているが、排気を生じるエンジンを備える任意の種類の機械とすることができる。よって、牽引装置１３は、例えば、図１に示したようなホイール、履帯、ベルト、又はこれらの任意の組み合わせなどの任意の種類の牽引装置とし得る。

エンジン１４は、排気流を生じる任意の種類のエンジンとし得る。例えば、エンジン１４は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、天然ガスエンジン、又は他の任意の排気を生じるエンジンなどの内燃機関とし得る。

図２は、排気処理装置監視システム１８を示している。排気処理装置監視システム１８は、エンジン１４を備え得る。また、排気処理装置監視システム１８は、排気通路をさらに備え得るものであり、この通路は、エンジン１４により生じた排気ガスの排気流を排気処理装置２２に送るように構成された排気管２０を備え得る。排気処理装置２２から下流側では、排気ガスが排気管２０の出口２４を通って外気に逃され得る。また、排気処理装置監視システム１８は、１つ以上の温度検知装置２６をも備え得る。温度検知装置２６からの情報は、制御装置２８により監視され得る。また、制御装置２８は、この情報を表示装置３０に向けて処理及び／又は出力するように構成され得る。さらに、制御装置２８は、この情報を、１つ以上の外部データ記憶及び／又は処理装置（図示せず）に出力するように構成され得る。

排気処理装置２２は、エンジン１４により生じた排気流中の１つ以上の物質に作用するように構成された任意の種類の装置を備え得る。排気処理装置２２は、排気流の１つ以上の構成物質に機械的及び／又は化学的に作用するように構成された少なくとも１つの作業材を備え得る。この作業材は、温度に応じてマッピングされ得る排気処理装置２２の任意の材料、構造、又は構成部材を含み得る。

排気処理装置２２は、排気流から粒子状物質を濾過するように構成された粒子トラップを備え得る。粒子トラップ用として有り得る作業材は、粒子状物質を閉じ込めるためのフィルタ又は濾過材（例えば、図４Ａに示すような金属メッシュ）を含み得る。

代わりに又は加えて、排気処理装置２２は、触媒による処理装置を備え得る。触媒による処理装置の場合には、作業材は、エンジン１４の排気流中の１つ以上のガス化合物を化学的に変化させるため、触媒が塗布又は含浸された１つ以上の支持材（例えば、コージライト、アルミナ、ゼオライトなど）を含み得る。触媒支持構造は、触媒材料を保持し得る表面領域を提供する任意の構造を備え得る。さらに、触媒支持構造自体、触媒特性を有しても良い。

触媒による処理装置用の作業材としては、例えば、ハチの巣構造（図４Ｂ参照）に配置された一連の細長い管状の通路を備え得る。排気ガスは、管状通路を通って流れ、通路の壁部にあった触媒材料は、排気流中の１つ以上の種を化学的に変え得る。例えば、触媒による処理装置は、望ましくない化合物（例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯ_x）、炭化水素（ＨＣ）など）を、より受け入れられる化合物（例えば、二酸化炭素（ＣＯ₂）、窒素（Ｎ₂）、水（Ｈ₂Ｏ）など）に変換するようにされた１つ以上の触媒材料を含み得る。

排気処理装置監視システム１８は、排気処理装置２２を２つ以上備え得る。さらに、排気処理装置監視システム１８は、同一種類の排気処理装置（例えば、複数の粒子トラップ）を２つ以上備え得るか、或いは、異なる種類の複数の排気処理装置を備え得る。例えば、排気処理装置監視システム１８は、１つ以上の粒子トラップと、１つ以上の触媒による処理装置とを備え得る。さらに、２種類の排気処理装置は、例えば、触媒化粒子トラップなどの１つのユニットに組み合わされても良い。

また、排気処理装置監視システム１８は、排気処理装置２２の性能を維持又は回復するように構成された再生装置３２をも備え得る。排気流の構成物質が排気処理装置２２に蓄積すると、結果的に、エンジン性能の低下、及び／又は排気処理装置２２及び／又は排気処理装置監視システム１８の他の構成部材への有り得る損傷につながり得る。例えば、再生装置３２は、粒子トラップに蓄積したすすを焼いて除去するように構成され得る。また、再生装置３２は、例えば、バーナや電気加熱素子などの排気処理装置２２の温度を上昇させるように構成された任意の種類の装置を含み得る。

また、再生装置３２に加えて又は代わりに、エンジン１４は、排気処理装置２２を再生するように構成されても良い。例えば、エンジン１４は、多くの混合気で動作することにより、特定の種類の排気処理装置の再生を促進することができる。例えば、ＮＯ_x吸収器は、このように再生され得る。ＮＯ_x吸収器は、排気流中の化合物を通過時に単に変換するというよりもむしろ、ＮＯ_xを吸収器中に保存され得る他の化合物に変換する。また、このような化合物を保存する容量には限りがあるため、かかる化合物は、ＮＯ_x吸収器の効率を維持するため、周期的に放出されるべきである。非常に短時間にエンジン１４を稼働させると、ＨＣやＣＯなどの種の量がより高濃度に増加する。これらの種は、ＮＯ_x吸収器中に保存された化合物と反応し、Ｎ₂及びＣＯ₂などの化合物を生成しＮＯ_x吸収器から送り出すことができる。

温度検知装置２６は、排気処理装置２２の１つ以上の部分において作業材の温度を決定するように構成され得る。温度検知装置２６は、任意の適切な位置に配置され得る。例えば、温度検知装置２６は、排気処理装置２２の近くに又は隣りにある排気管２０内に配置され得る。代わりに又は加えて、温度検知装置２６は、排気処理装置２２に取り付けられるか、又はその中に配置され得る。

一実施形態においては、温度検知装置２６は、排気処理装置２２の入口端部３６で作業材の表面領域の温度プロフィールを決定するように構成され得る上流温度センサ３４を備え得る。すなわち、上流温度センサ３４は、作業材の表面領域の多様な部分の温度を決定するように構成され得る。温度検知装置２６は、排気処理装置２２の出口端部４０で作業材の表面領域の温度プロフィールを決定するように構成され得る下流温度センサ３８をも備え得る。

温度検知装置２６は、１つ以上の赤外線温度センサを備え得る。例えば、温度検知装置２６は、赤外線センサアレイを備え得る。このような赤外線センサアレイは、各々が作業材の表面領域の指定区域の温度を決定するように構成された複数の赤外線センサユニットを備え得る。このような複数のセンサユニットにより、作業材の表面領域の複数区間の温度変位が検出され得る。

指定された区間から得られた温度測定値により、表面領域の温度マップが構築され得る。温度マップは、任意の温度測定データセットを含み得る。例えば、温度マップは、排気処理装置２２と関連する１つ以上の温度測定値を含み得る。

制御装置２８は、温度マップデータを処理するように構成され得る。例えば、制御装置２８は、温度検知装置２６により得た温度測定値を蓄積するように構成され得る。また、制御装置２８は、作業材の表面領域のある部分の温度マップを生成するように構成され得る。加えて、制御装置２８は、生成された温度マップを、メモリ内に記憶された所定又は期待された温度マップと比較して、期待された温度マップからの偏差を決定するように構成され得る。例えば、制御装置２８は、温度検知装置２６により測定された温度のうちのいずれかが期待された温度からずれているか否か、又は期待された温度範囲から外れているか否かを判断し得る。このような偏差は、異常動作状態を示し得るものであり、この状態は、排気処理装置２２の１つ以上の構成部材及び／又は排気処理装置監視システム１８の他の構成部材の誤動作又は欠陥による可能性がある。

加えて、制御装置２８は、入口端部３６の温度マップと、出口端部４０の温度マップとを比較するように構成され得る。制御装置２８は、この比較に基づいて、排気処理装置２２を通る排気流の分布を決定するように構成され得る。また、制御装置２８は、決定された排気流分布と期待された排気流分布をも比較するように構成され得る。ここで、期待された排気流分布からの若干の偏差が排気処理装置２２における１つ以上の問題を示し得る。

さらに、制御装置２８は、温度変位をより容易に認識可能とするため（例えば、裸眼にとって、又は機械の判読により）、温度マップを向上するように構成され得る。例えば、制御装置２８は、温度マップを通して温度変位及び／又は期待された温度からの偏差をより明確に定義又はさもなければ表わすように、温度マップのヒストグラムの拡大を生じるように構成され得る。ヒストグラム拡大は、温度測定値をより幅広い尺度に広げることにより、温度の変位を増幅し得る。例えば、温度検知装置２６が１℃〜１０℃の範囲の温度を測定した場合には、ヒストグラム拡大は、１単位〜４０単位までの段階で温度を表わし得る。したがって、２℃の温度は、値８で表わされ、３℃の温度は、値１２で表わされ得る。このように、温度１℃の差が拡大尺度で４単位の差異に増幅され得る。期待された温度範囲からの偏差を決定し得る機械では、この増幅された差異をより簡単に（例えば、少ないデータ処理で）認識し得る。さらに、より詳細を後述するように、ヒストグラム拡大によって、人の目にとって、表示された温度マップでの温度変位をより容易に識別可能とし得る。

また、制御装置２８は、作業材の温度変化速度のマップをも生成するように構成され得る。例えば、エンジン１４の低温始動時には、制御装置２８は、排気処理装置監視システムが通常の動作温度まで熱くなると、作業材の温度を監視し得る。また、制御装置２８は、一定の時間に亘って生成された一連の記憶された温度マップを比較し得る。制御装置２８は、この比較に基づいて、温度変化速度マップを生成し得る。さらに、制御装置２８は、期待された温度変化速度からの偏差をも決定するように構成され得る。作業材が欠陥した領域では、通常期待されるのと同じ速度で温度に変化が生じないことがある。

図３は、一定の時間に亘って測定された作業材の温度を示すグラフである。線４２は、ある時間に亘って期待され得る温度増加を表わしている。また、線４４は、期待以上に迅速に生じ得る温度増加を表わしている。これは、作業材の特定の区域で異常な大流量を生じ得る作業材のクラックを示し得る。この流れの増加によって、排ガスから作業材に移行された熱量の増加及び／又は熱速度の増加を引き起こし得る。線４６は、期待されたよりもゆっくりと生じ得る温度上昇を表わし得る。これは、作業材の特定の区間において流れの減少を生じさせる、作業材の有り得る融合又は他の種類の閉塞を示し得る。流れの減少は、結果的に排気ガスから作業材に移行された熱量及び／又は熱速度の減少となる。

加えて、制御装置２８は、温度マップを表示するために、温度マップデータを表示装置３０に出力するように構成され得る。表示装置３０は、例えば、操作者台１２などの作業機械１０上の任意の適切な位置に配置され得る。表示装置３０は、例えば、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマ画面などの画面表示装置を含む任意の種類の表示装置とし得る。また、表示装置３０は、排気処理装置２２の動作温度に関する視覚的フィードバックを提供することに加えて、排気処理装置監視システム１８、又は他の任意の装置、及び／又はそれに関連するシステムに関する他の情報をも提供しても良い。

表示装置３０は、少なくとも１つの温度マップ、及び／又は温度マップのヒストグラム拡大の画像を表示するように構成され得る。図４Ａ及び図４Ｂは、例示的作業材の断面図を示している。図４Ｃ及び図４Ｄは、図４Ａ及び図４Ｂに示された例示的作業材に対応する温度マップとこの温度マップのヒストグラム拡大の画像を示している。

図４Ａは、粒子トラップ型の排気処理装置２２の断面図を示している。排気処理装置２２は、外装４８内でフィルタメッシュ作業材５０を備え得る。フィルタメッシュ作業材５０は、例えば、フィルタメッシュ作業材５０が溶解して融合したり、又は粒子状物質が蓄積した閉塞５２を含み得る。また、フィルタメッシュ作業材５０は、裂け目５３などの損傷又は欠陥領域をも含み得る。

図４Ｂは、触媒による排気処理装置２２の断面図を示している。排気処理装置２２は、外装４８内にハチの巣状の作業材５４を備え得る。ハチの巣状作業材５４は、例えば、ハチの巣状作業材５４が損傷した穴５６を含み得る。また、ハチの巣状作業材５４は、クラック５７をも含み得る。

表示装置３０は、図４Ｃに示されるように、フィルタメッシュ作業材５０又はハチの巣状作業材５４の温度マップを、画素化された温度マップ画像５８として表示し得る。ここで、各画素は、温度検知装置２６のセンサユニットの各々により測定された温度に対応する。各画素の色は、特定の温度に対応し得る。例えば、より温かい及び冷たい温度を、それぞれ赤及び青の影により、又は灰色の多様な影で表し得る。さらに、画像は、より簡単な表現を構成し得るものであり、ここでは、２又は３色だけが用いられている。ある色は、期待された範囲内の温度を表わすのに用い得る。また、第２の色は、期待された範囲を超える温度を表わすのに用い得る。さらに、第３の色は、期待された範囲未満の温度を表わすのに用い得る。図４Ｃは、画像の大部分が白色で、領域６０及び他の領域６１内の選択画素が、期待された温度から外れる可能性を示す黒色となっているような画像を示している。

しかしながら、散在する黒色画素は、作業材が予想以外の高温又は低温を受けるか否かを明確に示し得るものではない。ただし、温度マップ及び／又は画像５８は、例えば、ヒストグラム拡大により向上され得る。図４Ｄは、図３Ｃに示した温度マップのヒストグラム拡大画像６２を示している。ヒストグラム拡大画像６２では、領域６０及び領域６１は、外れた温度のより明確な集積度合いを示し得る。これにより、領域６０に対応するフィルタメッシュ作業材５０の一部分、又は領域６０又は領域６１に対応するハチの巣状作業材５４の一部分に問題が生じ得ることをより明確に示し得る。

なお、各説明において、同一の画像（すなわち、図４Ｃ及び図４Ｄ）は、図４Ａに示す閉塞、又は図４Ｂに示す穴又はクラックのいずれかに対応し得る画像として説明されていることに留意すべきである。ただし、これら画像は、温度が期待された温度よりも高いか低いかに応じて、異なる色で温度偏差を表わし得る。また、穴は温度上昇をもたらし、閉塞は温度低下をもたらし得るため、これら２種類の欠陥を表わすのに生じた画像は、見る人がこれらを区別できるように、異なった色で表わされ得る。

また、表示装置３０は、温度変化速度マップの画像を表示するようにも構成され得る。すなわち、画像の各画素は、温度測定値よりもむしろ温度変化速度に関連する色を表示ししても良い。

温度データは、温度測定値を表示するのに加えて、排気処理装置監視システム１８により記録され、メモリ装置に保存され得る。また、このデータは、後になって制御装置２８により用いられ、及び／又は表示装置３０により表示され得る。代わりに又は加えて、このデータは、他の情報とともに、所有者、賃借人、顧客、及び／又は保守技術者などの任意の関係者により分析又は検討されるため、作業機械外部にある実体に提供され得る。例えば、この情報は、無線信号として、衛星又は他の任意の種類のデータリンクを介して処理施設にダウンロード（例えば、ラップトップ型コンピュータ又は携帯情報端末で）又は送り出され得る。

再生を採用する実施形態では、制御装置２８は、決定された温度マップ又は温度変化速度マップに基づいて、再生装置３２（又はエンジン１４）の動作を制御するように構成され得る。例えば、再生工程は、温度及び／又は温度変化速度が所定の限界値よりも高いかそれに近似していると判定される場合には、弱められるか止められる。同様に、再生工程は、温度及び／又は温度変化速度が期待値よりも低いと判定される場合には、作動されるか又は強められる。

開示された排気処理装置監視システムは、エンジン用の排ガス制御を向上するのに適し得る。この排気処理装置監視システム１８は、エンジンの任意の応用例に用い得る。このような応用例としては、例えば、発電装置などの固定式装置、又は自動車などの移動式装置が挙げられる。また、開示された排気処理装置監視システムは、例えば、自動車、作業機械（オフロード用と同様にオンロード用の作業機械を含む）、及び他の重工機械などの任意の種類の自動車に用い得る。

排気処理装置監視システム１８により決定された温度マップは、早い段階で排気処理装置２２の機械的欠陥を検出するのに役立ち得る。これらの欠陥を早期に検出することにより、欠陥構成部材及び／又は排気処理装置監視システム１８が性能を大幅に低下させたり又は破壊的欠陥を受ける前に、この欠陥構成部材を修理又は交換するような保守が排気処理装置監視システム１８上で行われ得る。例えば、排気処理装置２２に軽微な閉塞が生じている場合には、排気処理装置監視システム１８の性能は、それほど影響を受けないこともある。しかしながら、排気処理装置２２は、このような欠陥の早い段階で、修理されるか又は取り換えられないと、閉塞が排気処理装置２２を通る排気流分布を変えてしまうおそれがある。閉塞は、それが存在する位置の排気流を低減させる一方で、排気処理装置の他の領域における排気流を相殺するように増加させ得る。このような排気流の増加は、結果的に温度上昇につながり、より多くの閉塞などの損傷が増すこととなり得る。結局、かかる閉塞は、排気流の再分布だけでなく排気流を制限するほど著しくなり得る。排気流の制限が生じると、排気管２０に背圧を生じ、これにより、エンジン１４及び／又は排気処理装置監視システム１８の他の構成部材の性能低下、及びこれらに損傷が生じる可能性がある。加えて、閉塞は、排気流にさらされる作業材の表面領域を低減し得るものであり、排気流の１つ以上の構成物質に作用する目的において、排気処理装置２２がより効果的でなくなる可能性がある。

排気処理装置監視システム１８は、欠陥から生じる温度変位を検出することにより、早い段階で欠陥の検出を容易とし得る。また、温度測定値が期待した値よりも高い動作温度又は温度速度を示す場合には、これは、通常よりも高い排気処理装置２２の区間を通る排気流が作業材におけるクラック又は拡大された穴から生じている可能性のあることを示し得る。また、温度測定値が期待した値よりも低い動作温度を示す場合には、これは、期待されたところよりも低い排気処理装置２２の区間を通る排気流が作業材における融合又は閉塞から生じている可能性のあることを示し得る。このような種類の機械的欠陥は、作業材のより大きな部分が欠損する前に、早い段階で検出し修理され得る。

また、温度マップは、排気処理装置２２が期待された及び／又は最適な温度範囲内で動作するか否かを決定するのに役立ち得る。例えば、排気処理装置２２が期待された温度範囲よりも低い温度で動作する場合には、全ポテンシャルで動作し得ない。例えば、触媒による処理装置により促進される化学反応は、より高い温度でより効果的に生じ得る。また、スペクトルの他の端部では、排気処理装置２２が期待された温度範囲よりも高い温度で動作する場合には、結果的に性能の低下、及び／又は欠陥につながることがある。また、例えば、触媒による処理装置が特定の温度を超えて動作する場合には、化学反応は、効果的には生じ得ない。さらに、温度を昇温すると、作業材のクラック及び／又は融解などの構造上の欠陥が起こり得る。

排気処理装置監視システム１８により測定された温度データは、例えば、排気処理装置監視システム１８の診断及び／又は欠陥修理、予測、再生及び／又はエンジン動作の制御などの他の任意の目的、又は他の任意の適切な目的のために用いられ得る。また、排気処理装置監視システム１８は、排出試験又は検査、又はエンジン及び／又は排気システムの開発にも役立ち得る。

開示された排気処理装置監視システムは、本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更及び変形が可能であることは、当業者にとって明らかであろう。また、本発明の他の実施形態は、開示された本発明の明細書及びその実施を検討することにより、当業者にとって明らかであろう。さらに、本明細書及び実施例は、あくまで例示的なものとして考慮されるべきものであり、本発明の本来の範囲は、添付の請求の範囲及びそれと等価な内容により示されるものと意図される。

開示された例示的実施形態に係る作業機械を示す図である。開示された例示的実施形態に係る排気処理装置監視システムを示す図である。開示された実施形態に係る例示的温度対時間グラフを示す図である。開示された例示的実施形態に係る図２中の線４−４に沿った排気処理装置の断面図である。開示された例示的実施形態に係る図２中の線４−４に沿った他の排気処理装置の断面図である。開示された例示的実施形態に係る温度マップ画像の実例を示す図である。開示された例示的実施形態に係る温度マップのヒストグラム拡大の画像の実例を示す図である。

符号の説明

１０作業機械
１２操作者台
１３牽引装置
１４エンジン
１６排気システム
１８排気処理装置監視システム（「システム１８」）
２０排気管
２２排気処理装置
２４出口（排気管の）
２６温度検知装置
２８制御装置
３０表示装置
３２再生装置
３４上流温度センサ
３６入口端部
３８下流温度センサ
４０出口端部
４２線
４４線
４６線
４８外装
５０フィルタメッシュ作業材
５２閉塞
５３裂け目
５４ハチの巣状作業材
５６穴
５７クラック
５８温度マップ画像
６０領域
６１領域
６２ヒストグラム拡大画像

Claims

排気流をエンジンから離れる向きに方向付けるように構成される排気通路と、
排気流中の１つ以上の物質に作用するように構成された、排気通路内にある排気処理装置と、
排気処理装置の作業材の１つ以上の位置の温度を示す出力を提供するように構成された少なくとも１つの温度検知装置と、
排気処理装置の作業材の温度マップを生成し、期待された温度マップからの偏差を決定するように構成された制御装置とを備える排気システム。
排気処理装置は、粒子トラップ及び触媒による処理装置のうちの少なくとも１つを備える請求項１に記載の排気システム。
排気流をエンジンから離れる向きに方向付けるように構成された排気通路と、
排気流中の１つ以上の物質に作用するように構成された、排気通路内にある排気処理装置と、
排気処理装置の作業材の１つ以上の位置の温度を示す出力を提供するように構成された少なくとも１つの赤外線温度センサアレイと、
排気処理装置の作業材の温度マップを生成し、期待された温度マップからの偏差を決定するように構成された制御装置とを備える排気システム。
排気処理装置を監視する方法であって、
エンジンからの排気流を排気処理装置に向ける工程と、
排気処理装置の作業材の温度マップを生成する工程と、
期待された温度マップからの偏差を決定する工程とを含む排気処理装置監視方法。
操作者台と、
少なくとも１つの牽引装置と、
内燃機関と、
排気流を内燃機関から離れた向きに方向付けるように構成された排気通路と、
排気流中の１つ以上の物質に作用するように構成された、排気通路内にある排気処理装置と、
排気処理装置の作業材の１つ以上の位置の温度を示す出力を提供するように構成された少なくとも１つの温度検知装置と、
排気処理装置の作業材の温度マップを生成し、期待された温度マップからの偏差を決定するように構成された制御装置とを備える作業機械。