JP3649869B2

JP3649869B2 - Engine exhaust system

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Publication number: JP3649869B2
Application number: JP23712197A
Authority: JP
Inventors: 賢二清水
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 1997-09-02
Filing date: 1997-09-02
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2017-09-02
Also published as: JPH1181980A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気装置に関し、詳しくは、排気系にパティキュレートトラップフィルタが装着されたエンジンの排気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ディーゼルエンジン車等の車両では、車体の床部の下には排気系が配設され、この排気系には公害防止の観点から排ガス中の排気微粒子を捕捉して焼却させるパティキュレートトラップフィルタが装着される。
かかるパティキュレートトラップフィルタとして例えば実開平３−１１８２１０号公報に示すものが知られており、このパティキュレートトラップフィルタに堆積した排気微粒子を焼却させるため、バーナや電気ヒータ等の焼却装置を設けることにより、捕捉された排気微粒子の焼却処理を施し、パティキュレートトラップフィルタを清浄化することが考えられる。
【０００３】
焼却装置を設けたパティキュレートトラップフィルタにおいては、捕捉された排気微粒子は焼却され、目詰まりが解消されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、万一、焼却装置等の故障により、このパティキュレートトラップフィルタに対して、捕捉された排気微粒子の焼却処理が正常に行なわれなかったり、或いはサビ等の異物により目詰まりを起こす虞がある。パティキュレートトラップフィルタの目詰まりにより、エンジンの性能の低下を引き起こしたり、排気管を損傷させたり、パティキュレートトラップフィルタのフィルタを損傷させたりする虞がある。
【０００５】
勿論、万一、パティキュレートトラップフィルタに目詰まりが起きた場合、車両を停止させてパティキュレートトラップフィルタを修理することによりフィルタの目詰まりを解消すれば良いが、運転者の手を煩わして面倒となる。
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、万一パティキュレートトラップフィルタに目詰まりが発生しても、運転者の手を煩わすことなく自動的に排ガスの流路を切り換えることにより、エンジンの性能の低下，排気管の損傷，パティキュレートトラップフィルタ自体の損傷を防止できるエンジンの排気装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、排気管と、排気管に分岐して設けられた枝管と、排気管の枝管との分岐部の下流部分であるトラップ管に装着されて、排ガス中の排気微粒子を捕捉するフィルタ部とこのフィルタ部に堆積した排気微粒子を焼却させる焼却装置とを有してなるパティキュレートトラップフィルタと、トラップ管または枝管のいずれか一方を開放するとともに他方を閉鎖する開閉弁と、排気管の、パティキュレートトラップフィルタよりもエンジンに近い箇所に装着され、エンジン排圧を検出する圧力センサと、入力側に圧力センサが接続され且つ出力側に開閉弁が接続され、検出されたエンジン排圧が設定排圧より低い場合にトラップ管を開放するように開閉弁を保持するとともに、パティキュレートトラップフィルタの焼却装置をＯＮ状態に保持する命令、または、検出されたエンジン排圧が設定排圧より高い場合にトラップ管を閉鎖するように開閉弁を保持するとともに、パティキュレートトラップフィルタの焼却装置をＯＦＦ状態に保持する命令を出力する圧力比較手段を有する制御装置と、焼却装置をＯＮ状態またはＯＦＦ状態に切り換えるスイッチと、開閉弁を作動・保持させるアクチュエータとを備えていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のエンジンの排気装置において、制御装置は、エンジン回転数と該エンジン回転数における設定排圧とを対応させたエンジン回転数・排圧マップにより、検出されたエンジン排圧と排圧検出時のエンジン回転数における設定排圧とを比較して、検出されたエンジン排圧が設定排圧より低い場合にトラップ管を開放するように開閉弁を保持するとともにパティキュレートトラップフィルタの焼却装置をＯＮ状態に保持する命令、または、検出されたエンジン排圧が設定排圧より高い場合にトラップ管を閉鎖するように開閉弁を保持するとともにパティキュレートトラップフィルタの焼却装置をＯＦＦ状態に保持する命令を出力する圧力比較手段を備えていることを特徴とする。
【０００８】
（作用）
請求項１記載の発明において、車両の通常時（トラップ管を開放している場合）においては、圧力センサの検出排圧が設定排圧より低く、制御装置の圧力比較手段により、トラップ管を開放状態にするように開閉弁を保持するとともにパティキュレートトラップフィルタの焼却装置をＯＮ状態に保持する命令が出力される。
【０００９】
これにより、排ガスは、トラップ管に導かれ、排ガス中の排気微粒子はパティキュレートトラップフィルタのフィルタ部に捕捉されると同時に、捕捉された排気微粒子はＯＮ状態の焼却装置により焼却される。この結果、排気微粒子はパティキュレートトラップフィルタには堆積しない状態になっている。
ところが、パティキュレートトラップフィルタにおいて、万一、例えば焼却装置系の作動不良で排ガス中の排気微粒子の焼却が充分に行なわれなかったりする虞がある。かかる場合には、排気微粒子がフィルタ部に堆積して、フィルタ部が目詰まりを起こす虞がある。
【００１０】
目詰まりにより、排気管のエンジン排圧が上昇し、このエンジン排圧は圧力センサにより、検出される。圧力センサから、排圧信号が制御装置に送られる。
排気管のエンジン排圧が上昇して、検出されたエンジン排圧が設定排圧より高くなると、制御装置により、トラップ管を閉鎖状態にするように開閉弁を保持しパティキュレートトラップフィルタの焼却装置をＯＦＦ状態に保持する命令が出力される。
【００１１】
これにより、排ガスは、焼却装置はＯＦＦ状態になり、枝管に導かれる。
かかる緊急時でも、上述の状態で、車両の運転がされる。
請求項２記載の発明において、次の作用が生じる。
制御装置の圧力比較手段により、各エンジン回転数において、検出されたエンジン排圧と、記憶手段に格納されているエンジン回転数における設定排圧が比較される。
【００１２】
そして、各エンジン回転数において、検出されたエンジン排圧がエンジン回転数における設定排圧より低い場合に、トラップ管を開放する指令が開閉弁に出力されるとともにパティキュレートトラップフィルタの焼却装置をＯＮ状態に保持する命令が出力される。
または、各エンジン回転数において、検出されたエンジン排圧がエンジン回転数における設定排圧より高い場合に、トラップ管を閉鎖する指令が開閉弁に出力されるとともにパティキュレートトラップフィルタの焼却装置をＯＦＦ状態に保持する命令が出力される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態について説明する。
図１ないし図６により、請求項１，請求項２記載の発明の実施の形態に係わるエンジンの排気装置について、エンジンとしてディーゼルエンジンに適用するとともに車両としてリヤエンジンバスに適用して説明する。
【００１４】
図３，図４において、符号１はリヤエンジンバスで、このリヤエンジンバス１はモノコック構造の車体２を有し、車体２は胴殻３と、床部４とを備えている。
床部４は、平坦部５と、平坦部５に連続する段差部６とで構成されている。
車体２の後側部分の縦骨材（図示せず）には、ディーゼルエンジンからなるエンジン７が搭載されている。
【００１５】
エンジン７は、車両左右方向の中央に位置して車両中心線Ｃに沿って配置されている。
エンジン７の左側の側部には、排気マニホールド７Ａが設けられ、排気マニホールド７Ａには排気管１０が連結されている。
排気管１０は、排気マニホールド７Ａに連結され車両中心線に対して直角な第１管体１０Ａと、車両中心線に対して平行な第２管体１０Ｂと、車両中心線に対して直角な第３管体１０Ｃとが連続して構成されている。
【００１６】
排気管１０の第２管体１０Ｂの途中には、排気ブレーキシャッタ１１，消音器１２が上流側から順番に配設されている。
排気管１０には分岐部１３が設けられ、排気管１０の分岐部１３から枝管１４が分岐しており、また、排気管１０の分岐部１３より下流部分は、トラップ管１５を構成している。
【００１７】
トラップ管１５を含む排気管１０，枝管１４は、車体２の床部４の下に位置されている。
トラップ管１５の途中にパティキュレートトラップフィルタ１６が装着されている。パティキュレートトラップフィルタ１６は、排ガス中の排気微粒子を捕捉するフィルタ部１７と、このフィルタ部１７に連続して車両前方に配置され該フィルタ部１７に堆積した排気微粒子を焼却する焼却装置１８とを有してなる。
【００１８】
フィルタ部１７は、ＳｉＣ等の高温に耐える材料で構成されたハニカム構造体で構成され、排ガス中の排気微粒子を捕捉するようになっている。焼却装置１８としてバーナが用いられている。かかるパティキュレートトラップフィルタ１６はエンジン７の車両右側部分に位置している。
トラップ管１５のパティキュレートトラップフィルタ１６の上流側部分には、バタフライバルブからなる第１開閉弁１９が回動自在に支持されている。
【００１９】
また、枝管１４には、バタフライバルブからなる第２開閉弁２０が回動自在に支持されている。
そして、排気ブレーキシャッタ１１と消音器１２の間の排気管１０に、エンジン７のエンジン排圧を検出する第１圧力センサ２１を装着しており、本実施形態は、斯かる第１圧力センサ２１を、パティキュレートトラップフィルタ１６よりもエンジン７に近い箇所に装着して、パティキュレートトラップフィルタ１６から離れた箇所に配設したことを特徴とする。
而して、斯様にエンジン７に近い箇所にエンジン排圧を検出する第１圧力センサ２１を装着することで、エンジン７の排圧変化を顕著に捕らえることができ、この結果、後述するようにパティキュレートトラップフィルタ１６の燃焼制御を正確且つ効率よくできるようになっている。
更にまた、パティキュレートトラップフィルタ１６には、フィルタ部１７の目詰まり状態を検出するための第２圧力センサ２２が装着されている。
【００２０】
車体２の床部４の下側に、パティキュレートトラップフィルタ１６の近傍に複数の第１温度センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ（本発明の実施の形態では３個）が車両前後方向に沿って装着されている。第１温度センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃは、例えばサーミスタ等を利用することにより温度を電気抵抗値として検出するものである。
【００２１】
図１において、パティキュレートトラップフィルタ１６には、フィルタ部１７における温度を検出するための第２温度センサ２４が複数個装着されている。
符号２５は焼却装置用制御装置を示し、符号２６はエラー表示モニタを示し、符号２７は制御装置を示す。
焼却装置用制御装置２５の入力側には、第２圧力センサ２２，第２温度センサ２４が接続され、焼却装置用制御装置２５は焼却装置１８におけるバーナ出力等を調整するようになっている。
【００２２】
図３において、エラー表示モニタ２６は車体２の運転席２Ａの横に隣接して配置されている。
制御装置２７の入力側に前記第１圧力センサ２１と、前記複数の第１温度センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｂと、エンジン回転数センサ２８とが接続されている。
制御装置２７は、Ａ／Ｄ変換回路を有してなる入力インターフェース２９と、演算手段３０と、記憶手段３１と、出力インターフェース３２とで構成されている。
【００２３】
入力インターフェース２９は、第１温度センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｂに対応する数の入力端子２９Ａと、第１圧力センサ２１に対応する入力端子２９Ｂと、エンジン回転数センサ２８に対応する入力端子２９Ｃとを有している。
演算手段３０は、入力インターフェース２９に接続されている。演算手段３０の出力側は出力インターフェース３２に接続され、出力インターフェース３２は３つの出力端子３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃを有している。
【００２４】
演算手段３０は、温度状態判断手段３３と、圧力比較手段３４と、温度状態判断手段３３及び圧力比較手段３４により変化する第１開閉弁切換回路３５，第２開閉弁切換回路３６，焼却装置切換回路３７とで構成されている。
温度状態判断手段３３は、検出されたすべての温度が設定温度より低いか否かを比較し、２値信号を出力する。すなわち、検出されたすべての温度が設定温度より低いときトラップ管１５を開放して枝管１４を閉鎖するとともにパティキュレートトラップフィルタ１６の焼却装置１８をＯＮ状態に保持する命令を出力し、検出されたいずれか１つの温度が設定温度より高いときトラップ管１５を閉鎖して枝管１４を開放するとともにパティキュレートトラップフィルタ１６の焼却装置１８をＯＦＦ状態に保持する命令を出力する。２値信号に応じて、第１開閉弁切換回路３５，第２開閉弁切換回路３６，後述の焼却装置切換回路３７が対応して変化する。
【００２５】
圧力比較手段３４は、第１段階の判断（図２におけるステップＳ５）と、第１段階の判断を受けて行なわれる第２段階（図２におけるステップＳ６）の２つの判断を行なうものである。
圧力比較手段３４の第１段階の判断は、検出されたエンジン排圧が最大の設定排圧より低い場合にトラップ管１５を開放する指令を第１開閉弁１９，第２開閉弁２０に出力するとともにパティキュレートトラップフィルタ１６の焼却装置１８をＯＮ状態に保持する命令を２値信号として出力し、または、検出されたエンジン排圧が最大の設定排圧より高い場合にトラップ管１５を閉鎖する指令を第１開閉弁１９，第２開閉弁２０に出力するとともにパティキュレートトラップフィルタ１６の焼却装置１８をＯＦＦ状態に保持する命令を２値信号として出力するものである。この２値信号に応じて、後述の焼却装置切換回路３７，第１開閉弁切換回路３５，第２開閉弁切換回路３６が対応して変化する。
【００２６】
ここで、エンジン７の最大の設定排圧について説明する。
エンジン７の最大の設定排圧を決める場合、目詰まりがした場合の最大の設定排圧の値は、目詰まりがしない場合の最大の設定排圧の値Ｐ0 （エンジン最大回転数 2100rpmにおいて）より高く、実験等により設定される。例えば、図６に示すように、目詰まりがした場合の最大の設定排圧の値は、53kPa で、この値は、目詰まりがしない場合の最大の設定排圧の値Ｐ0（エンジン最大回転数 2100rpm において）より高くしてある。これにより、パティキュレートトラップフィルタ１６の稼働率は高くなっている。すなわち、エンジン７の最大限界のエンジン排圧の値を最大設定排圧の値Ｐ0 より低く設定した場合、実際のエンジン排圧が低いと、排ガスの流路がトラップ管１５から枝管１４に自動的に切り換わり、排ガスがパティキュレートトラップフィルタ１６を通過する割合が低くなり、パティキュレートトラップフィルタ１６が活用されないことになる。最大の設定排圧の値を低く設定する程、枝管１４を通り易くなり、パティキュレートトラップフィルタ１６が活用されないことになる。例えば、エンジンの回転数を低い状態（アイドリング〜1100rpmkPa）では、実際のエンジン排圧は低く、最大の設定排圧の値（53kPa）に届かず、パティキュレートトラップフィルタ１６の目詰まりの検出が少ない。
【００２７】
圧力比較手段３４の第２段階の判断は、記憶手段３１のエンジン回転数・排圧マップ３１Ｃにより、各エンジン回転数において、検出されたエンジン排圧とエンジン回転数における設定排圧を比較して、検出されたエンジン排圧が設定排圧より低い場合にトラップ管１５を開放する指令を第１開閉弁１９，第２開閉弁２０に出力するとともにパティキュレートトラップフィルタ１６の焼却装置１８をＯＮ状態に保持する命令を出力し、または、検出されたエンジン排圧が設定排圧より高い場合にトラップ管１５を閉鎖する指令を第１開閉弁１９，第２開閉弁２０に出力するとともにパティキュレートトラップフィルタ１６の焼却装置１８をＯＦＦ状態に保持する命令を出力するものである。
【００２８】
第１開閉弁切換回路３５は、温度状態判断手段３３または圧力比較手段３４からの２値信号によりＨまたはＬの２値状態をとるもので、第１開閉弁切換回路３５のＨまたはＬは、第１開閉弁１９の開状態または閉状態に対応し、その状態に保持するものである。
第２開閉弁切換回路３６は、温度状態判断手段３３または圧力比較手段３４からの２値信号によりＨまたはＬの２値状態をとるもので、第２開閉弁切換回路３６のＨまたはＬは、第２開閉弁２０の開状態または閉状態に対応し、その状態に保持するものである。
【００２９】
焼却装置切換回路３７は、温度状態判断手段３３または圧力比較手段３４からの信号により焼却装置１８のＯＮ状態命令またはＯＦＦ状態命令のうちの１つの命令を出力するもので、焼却装置切換回路３７のＯＮ状態命令またはＯＦＦ状態命令は、パティキュレートトラップフィルタ１６の焼却装置１８のＯＮ状態またはＯＦＦ状態に対応し、その状態に保持するものである。
【００３０】
記憶手段３１には、設定温度３１Ａ，最大の設定排圧３１Ｂ，エンジン回転数・排圧マップ３１Ｃが格納されている。設定温度は車体２の床部４が木製の場合には２３０〜２７０℃とされている。最大の設定排圧３１Ｂは、例えば５３KPa とされている。
エンジン回転数・排圧マップ３１Ｃは、エンジン回転数に対応して、各エンジン回転数におけるエンジンの設定排圧を対応させたものであり、例えば、図５に示すように設定されている。この図５のエンジン回転数・排圧マップ３１Ｃにおいて、エンジン回転数が高くなるにつれてエンジン９の設定排圧が高くなる関連があることが示されている。また、図６に示すように、目詰まりがした場合のエンジン排圧（実線で示す）の値は、目詰まりがしない場合のエンジン排圧（点線で示す）の値に所定の値を加えたものである。
【００３１】
出力インターフェース３２の出力端子３２Ａは、スイッチ３８を介して焼却装置１８に接続され、出力端子３２Ｂは第１アクチュエータ３９Ａを介して第１開閉弁１９に接続され、出力端子３２Ｃは第２アクチュエータ３９Ｂを介して第２開閉弁２０に接続されている。
スイッチ３８は焼却装置１８をＯＮまたはＯＦＦ状態に切り換えるスイッチである。
【００３２】
第１アクチュエータ３９Ａは第１開閉弁１９を作動・保持させるものである。
第２アクチュエータ３９Ｂは第２開閉弁２０を作動・保持させるものである。
次に、エラー表示モニタ２６について説明する。
エラー表示モニタ２６には、バイパスランプ４０，トラップランプ４１，温度ランプ４２，圧力ランプ４３，焼却装置用表示ランプ４４からなるランプ群４５と、排気切換えスイッチ４６，球切れスイッチ４７，リセットスイッチ４８からなるスイッチ群４９とが取り付けられている。
【００３３】
なお、排気切換えスイッチ４６は、手動で第１開閉弁１９，第２開閉弁２０を切り換えるものである。
次に、本実施の形態の作用を説明する。
通常（第１開閉弁１９が開状態，第２開閉弁２０が閉状態，焼却装置１８が運転状態の低い場合）、排ガスは、トラップ管１５を介してパティキュレートトラップフィルタ１６に導かれ、排ガス中の排気微粒子はフィルタ部１７に捕捉される。排気微粒子はフィルタ部１７に焼却装置１８により焼却される。従って、排気微粒子はフィルタ部１７には堆積しない状態になっている。
【００３４】
ところが、万一、例えば焼却装置１８系の作動不良で排ガス中の排気微粒子の焼却が充分に行なわれない虞がある。かかる場合には、排気微粒子がフィルタ部１７に堆積して、フィルタ部１７が目詰まりを起こすことになる。
目詰りにより、排気管１０内のエンジン排圧が上昇する。エンジン排圧は、排気管１０のエンジン７に近いほどエンジン７の出力の影響を受け、エンジン７から離れるに従ってエンジン７の出力の影響が少なくなる。パティキュレートトラップフィルタ１６におけるエンジン排圧は、排気管１０内の排気ブレーキシャッタ１１の付近におけるエンジン排圧に比してエンジン７の出力の影響が少なくなっている。
このため、既述したように本実施形態は、エンジン７に近い箇所にエンジン排圧を検出する第１圧力センサ２１を装着して、エンジン７の排圧変化を顕著に捕らえている。
【００３５】
而して、排気ブレーキシャッタ１１の付近におけるエンジン排圧は第１圧力センサ２１により検出され、パティキュレートトラップフィルタ１６におけるエンジン排圧は第２圧力センサ２２により検出される。
また、パティキュレートトラップフィルタ１６においては、排気微粒子の焼却により、該パティキュレートトラップフィルタ１６が高温になり、第２温度センサ２４によりフィルタ部１７における温度が検出される。パティキュレートトラップフィルタ１６の熱は車体２の床部４に伝わり、温度が上昇する。この温度は、第１温度センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃにより検出される。
【００３６】
次に、制御装置２７においては、図２のフローチャートに従って以下の処理が施される。
複数の第１温度センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃにより、車体２の床部４の温度が数ヶ所に亘って検出される。複数の第１温度センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃにから温度信号が制御装置２７の演算手段３０に送られる。温度信号が演算手段３０に読み込まれる（ステップＳ１）。
【００３７】
また、第１圧力センサ２１により検出された排気ブレーキシャッタ１１の付近におけるエンジン排圧は、排圧信号として制御装置２７の演算手段３０に送られる。排圧信号は演算手段３０に読み込まれる（ステップＳ２）。
なお、排気ブレーキシャッタ１１の下流に第１圧力センサ２１が配置されていることから、排気ブレーキシャッタ１１を作動させて排気管１０の排気ブレーキシャッタ１１の上流のエンジン排圧が上昇しても、その影響を受けなくて済む。
【００３８】
また、消音器１２の上流に第１圧力センサ２１が配置されていることから、消音器１２により平準化されていない状態のエンジン７の排圧変化を顕著に捕らえることができ、エンジン７の出力の検出の精度が良くなっている。
エンジン回転数センサ２８により検出されたエンジン回転数が制御装置２７の演算手段３０に送られ、演算手段３０に読み込まれる（ステップＳ３）。
【００３９】
ステップＳ４において、記憶手段３１から設定温度３１Ａが演算手段３０に読み込まれ、複数の第１温度センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃの検出温度のすべてが設定温度３１Ａより低いか否かが判断される。
複数の第１温度センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃの検出温度のいずれかが設定温度３１Ａより高いと、ステップＳ７，Ｓ８に進み、トラップ管１５を閉鎖状態にするように第１開閉弁１９を閉状態に，第２開閉弁２０を開状態に保持しパティキュレートトラップフィルタ１６の焼却装置１８をＯＦＦ状態に保持する命令が出力される。
【００４０】
これにより、トラップ管１５は閉鎖状態で、焼却装置１８はＯＦＦ状態になり、排ガスは枝管１４に導かれ、車体２の床部４の温度が下降し、温度が異常になる緊急事態が生じても、車体２の床部４が保護される。
一方、複数の第１温度センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃの検出温度のすべてが設定温度より低いと、ステップＳ５に進む。
【００４１】
そして、ステップＳ５において、検出されたエンジン排圧が最大設定排圧より高いか否かが判断される。検出されたエンジン排圧が最大設定排圧より高い場合（YES ）には、フィルタ部１７の目詰まりが顕著で、排気管１０の排気ブレーキシャッタ１１の付近におけるエンジン排圧の上昇により例えばエンジン７の出力に対して大きく影響を及ぼしてエンジンの性能の低下を来たし、排気管の損傷，パティキュレートトラップフィルタの損傷を招くことになる。そのため、ステップＳ７，Ｓ８に進む。これにより、エンジン排圧が異常になる緊急事態が生じても、排ガス流路がトラップ管１５から枝管１４へと自動的に切り換わり、運転者の手を煩わせることなく、リヤエンジンバス１が運転される。
【００４２】
リヤエンジンバス１の運転停止後、エラー表示モニタ２６により異常箇所の発見をし、異常箇所を修理した後、再び、リヤエンジンバス１が運転される。
また、ステップＳ５において、検出されたエンジン排圧が最大の設定排圧より低い場合（NO）には、ステップＳ６に進む。
ステップＳ６において、各エンジン回転数において、検出されたエンジン排圧とエンジン回転数における設定排圧が比較され、各エンジン回転数において検出されたエンジン排圧がエンジン回転数・排圧マップ３１Ｃ上の各エンジン回転数における設定排圧より高いか否かが判断される。
【００４３】
検出されたエンジン排圧が設定排圧より高い場合（YES ）には、ステップＳ７，Ｓ８に進む。
検出されたエンジン排圧が設定排圧より低い場合（NO）には、ステップＳＳ９，Ｓ１０に進む
ステップＳ９，Ｓ１０において、トラップ管１５を開放状態にするように第１開閉弁１９，第２開閉弁２０を保持するとともにパティキュレートトラップフィルタ１６の焼却装置１８をＯＮ状態に保持する命令が出力される。
【００４４】
これにより、トラップ管１５は開放状態で、排ガスは、トラップ管１５に導かれ、排ガス中の排気微粒子はパティキュレートトラップフィルタ１６のフィルタ部１７に捕捉されると同時に、捕捉された排気微粒子はＯＮ状態の焼却装置１８により焼却される。従って、排気微粒子はフィルタ部１７には堆積しない状態になっている。
【００４５】
なお、第２圧力センサ２２により、フィルタ部１７の目詰まり状態が検出され、第２温度センサ２４によりパティキュレートトラップフィルタ１６における温度が検出され、それらの信号等を受けた焼却装置用制御装置２５の判断により焼却装置１８のバーナ出力等が制御される。
次に、エラー表示モニタ２６においては、トラップランプ４１は、第１開閉弁１９が開状態の時（トラップ管１５に排ガスが流れている時）に点灯する。
【００４６】
バイパスランプ４０は、第２開閉弁２０が開状態の時（枝管１４に排ガスが流れている時）に点灯する。
温度ランプ４２は、複数の第１温度センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃの検出温度のいずれかが設定温度３１Ａより高い場合に点灯する。
圧力ランプ４３は、検出されたエンジン排圧が最大設定排圧より高い場合に点灯する。
【００４７】
焼却装置用表示ランプ４４は、焼却装置１８が異常の時に点灯する。異常として、例えば失火，燃料の供給停止等の正常に燃料が焼却するための条件が整っていない場合が挙げられる。
温度ランプ４２，圧力ランプ４３により温度やエンジン排圧の異常の状態が判明し、バイパスランプ４０，トラップランプ４１により排ガス流路のトラップ管１５，枝管１４の選択が状態が判明し、これらのランプの点灯状態の組合せにより、不具合箇所の発見を容易にできる。しかも、バイパスランプ４０，トラップランプ４１，温度ランプ４２，圧力ランプ４３，焼却装置用表示ランプ４４が１箇所に集められているので、各ランプの点灯状態の比較を容易にして、不具合箇所の発見を容易にできる。
【００４８】
なお、排気切換えスイッチ４６は、例えば、自動による排ガス流路の切換えを停止して試験等を行なう時に用いられる。
以上の如き構成によれば、圧力センサ２１は、排気管１０のパティキュレートトラップフィルタ１６よりもエンジン７に近い箇所に装着されているので、エンジン７の出力の状態に対応して、パティキュレートトラップフィルタ１６の目詰まりによるエンジン７の排圧変化を顕著に捕らえることができる。
【００４９】
従って、万一例えば焼却装置１８系の作動不良等で排気微粒子がフィルタ部１７に堆積してフィルタ部１７が目詰まりを起こすことことにより、エンジン７のエンジン排圧が設定排圧以上になっても、エンジン７の出力の状態に対応して、排ガスの流路をトラップ管１５から枝管１４に自動的に切り換え、リヤエンジンバス１の運転を可能にするとともにエンジン７の性能の低下，排気管１０の損傷，パティキュレートトラップフィルタ１６の損傷の防止を図ることができ、パティキュレートトラップフィルタ１６の燃焼制御を正確且つ効率よくできる。
【００５０】
また、エンジン７の設定排圧の判定にエンジン回転数の要素を含めることにより、各エンジン回転数におけるパティキュレートトラップフィルタ１６の目詰まり具合の限界をチェックし、エンジン７の出力の状態に対応して排ガスの流路をトラップ管１５から枝管１４に自動的に切り換えることができる。
特に、エンジン回転数が比較的低い都市内走行，エンジン稼働での長時間の駐車等の用途への対応を可能にする。
【００５１】
なお、本実施の形態においては、車両としてリヤエンジンバスに適用して説明したが、リヤエンジンバスに限定されることなく、例えば、貨物自動車やトラクタに適用することもできる。
また、本実施の形態においては、エンジンとしてディーゼルエンジンに適用した例を説明したが、ディーゼルエンジン以外のエンジンに適用することもできるさらに、本実施の形態においては、焼却装置としてバーナを例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、例えば電気ヒータにすることもできる。
【００５２】
そして、本実施の形態においては、第１開閉弁１９，第２開閉弁２０の２つの開閉弁を必要としているが、図６に示すように、第１開閉弁１９，第２開閉弁２０に代えて、分岐部１３に切換弁からなる開閉弁５１を設け、開閉弁５１の回動でトラップ管１５，枝管１４の一方を開状態，他方を開状態にすることもできる。
そして、また、目詰まりした場合の最大設定排圧は53kPa となっているが、かかる数値に限定されないことは勿論である。
【００５３】
加えて、本実施の形態においては、圧力比較手段３４は第１段階の判断（検出されたエンジン排圧が最大設定排圧より高いか否か）と、第２段階の判断（記憶手段３１における、エンジン回転数に対応して、各エンジン回転数におけるエンジンの設定排圧を対応させたエンジン回転数・排圧マップ３１Ｃにより、各エンジン回転数において、検出されたエンジン排圧とエンジン回転数における設定排圧を比較する）とにより、排ガス流路の切換えを行なっているが、第２段階の判断を行なうことなく、第１段階の判断だけを行なうことができる。かかる第１段階の判断だけの制御により、請求項１記載の発明の実施の形態に係わるエンジンの排気装置が構成される。この場合には、検出されたエンジン排圧が最大設定排圧（53kPa ）より低い場合には、パティキュレートトラップフィルタ１６が運転されるので、パティキュレートトラップフィルタ１６の稼働率を高くできる。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、圧力センサは、排気管のパティキュレートトラップフィルタよりもエンジンに近い箇所に装着されているので、エンジンの出力の状態に対応して排圧変化を顕著に捕らえることができ、パティキュレートトラップフィルタの目詰まりによるエンジン排圧を精度高く検出できる。
【００５５】
従って、万一例えば焼却装置系の作動不良等で排気微粒子がフィルタ部に堆積してフィルタ部が目詰まりを起こすことことにより、エンジン排圧が設定排圧以上になっても、エンジンの出力の状態に対応して、排ガスの流路をトラップ管から枝管に自動的に切り換え、車両の運転を可能にするとともにエンジンの性能の低下，排気管の損傷，パティキュレートトラップフィルタの損傷の防止を図ることができる。
【００５６】
請求項２記載の発明によれば、エンジンの設定排圧の判定にエンジン回転数の要素を含めることにより、各エンジン回転数におけるパティキュレートトラップフィルタの目詰まり具合の限界をチェックし、エンジンの出力の状態に対応して排ガスの流路をトラップ管から枝管に自動的に切り換えることができる。
特に、エンジン回転数が比較的低い都市内走行，エンジン稼働での長時間の駐車等の用途への対応を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１，請求項２記載の発明の実施の形態に係わるエンジンの排気装置の構成図である。
【図２】同エンジンの排気装置の制御装置のフローチャート図である。
【図３】同エンジンの排気装置に係わる車両を示す側面図である。
【図４】同車両の後半部分を示す平面図である。
【図５】記憶手段のエンジン回転数・排圧マップの説明図である。
【図６】図５のエンジン回転数・排圧マップにおけるエンジン回転数とエンジン排圧の関係の説明図である。
【図７】同エンジンの排気装置の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０排気管
１４枝管
１５トラップ管
１６パティキュレートトラップフィルタ
１７フィルタ部
１８焼却装置
１９第１開閉弁
２０第２開閉弁
２１第１圧力センサ
２７制御装置
３１記憶手段
３４圧力比較手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine exhaust device, and more particularly to an engine exhaust device in which a particulate trap filter is attached to an exhaust system.
[0002]
[Prior art]
In general, in a vehicle such as a diesel engine vehicle, an exhaust system is disposed under the floor of the vehicle body, and this exhaust system captures particulates in exhaust gas and incinerates them from the viewpoint of pollution prevention. Is installed.
As such a particulate trap filter, for example, the one shown in Japanese Utility Model Laid-Open No. 3-118210 is known, and in order to incinerate exhaust particulates deposited on the particulate trap filter, an incinerator such as a burner or an electric heater is provided. It is conceivable to incinerate the trapped exhaust particulates and clean the particulate trap filter.
[0003]
In the particulate trap filter provided with the incinerator, the trapped exhaust particulates are incinerated to eliminate clogging.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the unlikely event that the incinerator is out of order, the particulate trap filter may not be properly incinerated with the trapped exhaust particulates or may be clogged with foreign matter such as rust. . The clogging of the particulate trap filter may cause deterioration in engine performance, damage to the exhaust pipe, or damage to the particulate trap filter.
[0005]
Of course, if the particulate trap filter is clogged, the filter can be cleared by stopping the vehicle and repairing the particulate trap filter, but it is troublesome for the driver. It becomes.
The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The purpose of the present invention is to automatically reduce exhaust gas without bothering the driver even if the particulate trap filter is clogged. It is an object of the present invention to provide an engine exhaust device that can prevent deterioration of engine performance, exhaust pipe damage, and particulate trap filter itself by switching the flow path.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, an exhaust pipe, a branch pipe branched from the exhaust pipe, and a trap pipe that is a downstream portion of a branch portion of the exhaust pipe are attached to exhaust gas in exhaust gas. A particulate trap filter having a filter part for capturing particulates and an incinerator for incinerating exhaust particulates deposited on the filter part, and opening and closing to open one of the trap pipe and branch pipe and to close the other A valve and an exhaust pipe are installed at a location closer to the engine than the particulate trap filter, a pressure sensor for detecting engine exhaust pressure, a pressure sensor connected to the input side, and an open / close valve connected to the output side for detection When the engine exhaust pressure is lower than the set exhaust pressure, hold the on-off valve to open the trap pipe and turn on the particulate trap filter incinerator A command to hold the state, or a command to hold the on-off valve so as to close the trap pipe when the detected engine exhaust pressure is higher than the set exhaust pressure and to hold the incinerator of the particulate trap filter in the OFF state And a switch for switching the incinerator to an ON state or an OFF state, and an actuator for operating and holding the on-off valve.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the engine exhaust system according to the first aspect, the control device detects the engine speed based on an engine speed / exhaust pressure map in which the engine speed corresponds to a set exhaust pressure at the engine speed. The engine exhaust pressure is compared with the set exhaust pressure at the engine speed when the exhaust pressure is detected, and the on-off valve is held so as to open the trap pipe when the detected engine exhaust pressure is lower than the set exhaust pressure. A command to hold the incinerator of the particulate trap filter in an ON state, or an on-off valve to close the trap pipe when the detected engine exhaust pressure is higher than the set exhaust pressure, and the particulate trap filter A pressure comparison means for outputting a command for holding the incinerator in an OFF state is provided.
[0008]
(Function)
In the first aspect of the invention, when the vehicle is normal (when the trap pipe is open), the detected exhaust pressure of the pressure sensor is lower than the set exhaust pressure, and the trap pipe is opened by the pressure comparison means of the control device. A command is output to hold the on-off valve so as to be in the state and hold the incinerator of the particulate trap filter in the ON state.
[0009]
As a result, the exhaust gas is guided to the trap pipe, and the exhaust particulates in the exhaust gas are captured by the filter portion of the particulate trap filter, and at the same time, the captured exhaust particulates are incinerated by the incinerator in the ON state. As a result, the exhaust particulates are not deposited on the particulate trap filter.
However, in the particulate trap filter, there is a possibility that the exhaust particulates in the exhaust gas may not be sufficiently incinerated due to malfunction of the incinerator system, for example. In such a case, exhaust particulates may accumulate on the filter part and the filter part may be clogged.
[0010]
Due to the clogging, the engine exhaust pressure in the exhaust pipe increases, and this engine exhaust pressure is detected by a pressure sensor. From the pressure sensor, an exhaust pressure signal is sent to the control device.
When the engine exhaust pressure in the exhaust pipe rises and the detected engine exhaust pressure becomes higher than the set exhaust pressure, the control device holds the on-off valve so that the trap pipe is closed, and the incinerator for the particulate trap filter A command to hold the signal in the OFF state is output.
[0011]
Thereby, the incinerator is turned off and the exhaust gas is guided to the branch pipe.
Even in such an emergency, the vehicle is driven in the above-described state.
In the invention according to claim 2, the following action occurs.
The detected pressure at the engine speed is compared with the set exhaust pressure at the engine speed stored in the storage means at each engine speed by the pressure comparison means of the control device.
[0012]
When the detected engine exhaust pressure is lower than the set exhaust pressure at the engine speed at each engine speed, a command to open the trap pipe is output to the on-off valve and the particulate trap filter incinerator is turned on. An instruction to hold the state is output.
Alternatively, when the detected engine exhaust pressure at each engine speed is higher than the set exhaust pressure at the engine speed, a command to close the trap pipe is output to the on-off valve and the particulate trap filter incineration device is turned off. An instruction to hold the state is output.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
With reference to FIGS. 1 to 6, an engine exhaust system according to an embodiment of the present invention will be described as applied to a diesel engine as an engine and a rear engine bus as a vehicle.
[0014]
3 and 4, reference numeral 1 denotes a rear engine bus. The rear engine bus 1 includes a monocoque vehicle body 2, and the vehicle body 2 includes a shell 3 and a floor portion 4.
The floor portion 4 is composed of a flat portion 5 and a step portion 6 that continues to the flat portion 5.
An engine 7 made of a diesel engine is mounted on a vertical aggregate (not shown) at the rear portion of the vehicle body 2.
[0015]
The engine 7 is located along the vehicle center line C at the center in the vehicle left-right direction.
An exhaust manifold 7A is provided on the left side of the engine 7, and an exhaust pipe 10 is connected to the exhaust manifold 7A.
The exhaust pipe 10 is connected to the exhaust manifold 7A and has a first pipe body 10A perpendicular to the vehicle center line, a second pipe body 10B parallel to the vehicle center line, and a second pipe body 10B perpendicular to the vehicle center line. A three-tube body 10C is configured continuously.
[0016]
An exhaust brake shutter 11 and a silencer 12 are disposed in order from the upstream side in the middle of the second pipe body 10B of the exhaust pipe 10.
A branch portion 13 is provided in the exhaust pipe 10, a branch pipe 14 branches from the branch portion 13 of the exhaust pipe 10, and a downstream portion from the branch portion 13 of the exhaust pipe 10 constitutes a trap pipe 15. Yes.
[0017]
The exhaust pipe 10 and the branch pipe 14 including the trap pipe 15 are positioned below the floor 4 of the vehicle body 2.
A particulate trap filter 16 is attached in the middle of the trap tube 15. The particulate trap filter 16 includes a filter unit 17 that traps exhaust particulates in the exhaust gas, and an incinerator 18 that is disposed in front of the vehicle continuously to the filter unit 17 and incinerates exhaust particulates deposited on the filter unit 17. Have.
[0018]
The filter part 17 is comprised with the honeycomb structure comprised with the material which can endure high temperature, such as SiC, and capture | acquires the exhaust particulate in exhaust gas. A burner is used as the incinerator 18. The particulate trap filter 16 is located in the vehicle right side portion of the engine 7.
A first on-off valve 19 made up of a butterfly valve is rotatably supported on the upstream side of the particulate trap filter 16 of the trap pipe 15.
[0019]
  The branch pipe 14 is rotatably supported by a second on-off valve 20 made up of a butterfly valve.
  And between the exhaust brake shutter 11 and the silencer 12The first pressure sensor 21 for detecting the engine exhaust pressure of the engine 7 is attached to the exhaust pipe 10 of the engine 7. In the present embodiment, the first pressure sensor 21 is attached to the engine 7 rather than the particulate trap filter 16. It is characterized in that it is mounted at a nearby location and disposed at a location away from the particulate trap filter 16.
  Thus, by mounting the first pressure sensor 21 that detects the engine exhaust pressure in a place close to the engine 7 in this manner, the exhaust pressure change of the engine 7 can be remarkably captured. As a result, as will be described later. In addition, the combustion control of the particulate trap filter 16 can be performed accurately and efficiently.
  Furthermore,The particulate trap filter 16 is equipped with a second pressure sensor 22 for detecting a clogged state of the filter unit 17.
[0020]
A plurality of first temperature sensors 23A, 23B, 23C (three in the embodiment of the present invention) are mounted along the vehicle front-rear direction below the floor 4 of the vehicle body 2 and in the vicinity of the particulate trap filter 16. ing. The first temperature sensors 23A, 23B, and 23C detect the temperature as an electric resistance value by using, for example, a thermistor.
[0021]
In FIG. 1, the particulate trap filter 16 is provided with a plurality of second temperature sensors 24 for detecting the temperature in the filter unit 17.
Reference numeral 25 indicates an incinerator control apparatus, reference numeral 26 indicates an error display monitor, and reference numeral 27 indicates a control apparatus.
A second pressure sensor 22 and a second temperature sensor 24 are connected to the input side of the incinerator control device 25, and the incinerator control device 25 adjusts the burner output and the like in the incinerator 18.
[0022]
In FIG. 3, the error display monitor 26 is arranged adjacent to the side of the driver's seat 2 </ b> A of the vehicle body 2.
The first pressure sensor 21, the plurality of first temperature sensors 23 </ b> A, 23 </ b> B, 23 </ b> B, and an engine speed sensor 28 are connected to the input side of the control device 27.
The control device 27 includes an input interface 29 having an A / D conversion circuit, a calculation means 30, a storage means 31, and an output interface 32.
[0023]
The input interface 29 includes a number of input terminals 29A corresponding to the first temperature sensors 23A, 23B, and 23B, an input terminal 29B corresponding to the first pressure sensor 21, and an input terminal 29C corresponding to the engine speed sensor 28. Have.
The computing means 30 is connected to the input interface 29. The output side of the computing means 30 is connected to an output interface 32, and the output interface 32 has three output terminals 32A, 32B, and 32C.
[0024]
The calculation means 30 includes a temperature state determination means 33, a pressure comparison means 34, a first on-off valve switching circuit 35, a second on-off valve switching circuit 36, and an incinerator switching which are changed by the temperature state determination means 33 and the pressure comparison means 34. The circuit 37 is constituted.
The temperature state judging means 33 compares whether or not all detected temperatures are lower than a set temperature, and outputs a binary signal. That is, when all the detected temperatures are lower than the set temperature, the trap pipe 15 is opened to close the branch pipe 14, and a command to keep the incinerator 18 of the particulate trap filter 16 in the ON state is output and detected. When any one of the temperatures is higher than the set temperature, the trap tube 15 is closed to open the branch tube 14 and the command to keep the incinerator 18 of the particulate trap filter 16 in the OFF state is output. In response to the binary signal, the first on-off valve switching circuit 35, the second on-off valve switching circuit 36, and an incinerator switching circuit 37 described later change correspondingly.
[0025]
  The pressure comparison unit 34 performs the first stage determination (step S5 in FIG. 2) and the second stage (step S in FIG. 2) performed in response to the first stage determination.6) Two determinations.
  The determination of the first stage of the pressure comparison means 34 is to output a command to open the trap pipe 15 to the first on-off valve 19 and the second on-off valve 20 when the detected engine exhaust pressure is lower than the maximum set exhaust pressure. At the same time, a command to keep the incinerator 18 of the particulate trap filter 16 in an ON state is output as a binary signal, or a command to close the trap pipe 15 when the detected engine exhaust pressure is higher than the maximum set exhaust pressure. Are output to the first on-off valve 19 and the second on-off valve 20, and a command for holding the incinerator 18 of the particulate trap filter 16 in the OFF state is output as a binary signal. In response to the binary signal, an incinerator switching circuit 37, a first on-off valve switching circuit 35, and a second on-off valve switching circuit 36 described later change correspondingly.
[0026]
Here, the maximum set exhaust pressure of the engine 7 will be described.
When deciding the maximum set exhaust pressure of the engine 7, the maximum set exhaust pressure value when clogging occurs is from the maximum set exhaust pressure value P0 (at maximum engine speed 2100 rpm) when there is no clogging. High, set by experiment etc. For example, as shown in FIG. 6, the maximum set exhaust pressure value when clogging is 53 kPa, this value is the maximum set exhaust pressure value P0 (engine maximum speed when there is no clogging). Higher at 2100rpm). Thereby, the operation rate of the particulate trap filter 16 is high. That is, when the engine exhaust pressure value at the maximum limit of the engine 7 is set lower than the maximum set exhaust pressure value P0, the exhaust gas flow path is automatically transferred from the trap pipe 15 to the branch pipe 14 when the actual engine exhaust pressure is low. As a result, the ratio of the exhaust gas passing through the particulate trap filter 16 becomes low, and the particulate trap filter 16 is not utilized. The lower the maximum set exhaust pressure value is, the easier it is to pass through the branch pipe 14, and the particulate trap filter 16 is not utilized. For example, when the engine speed is low (idling to 1100 rpm kPa), the actual engine exhaust pressure is low, does not reach the maximum set exhaust pressure value (53 kPa), and detection of clogging of the particulate trap filter 16 is small. .
[0027]
The determination of the second stage of the pressure comparing means 34 is made by comparing the detected engine exhaust pressure and the set exhaust pressure at the engine speed at each engine speed by the engine speed / exhaust pressure map 31C of the storage means 31. When the detected engine exhaust pressure is lower than the set exhaust pressure, a command to open the trap pipe 15 is output to the first on-off valve 19 and the second on-off valve 20 and the incinerator 18 of the particulate trap filter 16 is turned on. Or a command to close the trap pipe 15 when the detected engine exhaust pressure is higher than the set exhaust pressure to the first on-off valve 19 and the second on-off valve 20 and the particulate trap A command for holding the incinerator 18 of the filter 16 in the OFF state is output.
[0028]
The first on-off valve switching circuit 35 takes a binary state of H or L based on a binary signal from the temperature state determination means 33 or the pressure comparison means 34. H or L of the first on-off valve switching circuit 35 is The first on-off valve 19 corresponds to the open state or the closed state, and is held in that state.
The second on-off valve switching circuit 36 takes a binary state of H or L based on a binary signal from the temperature state determination means 33 or the pressure comparison means 34, and H or L of the second on-off valve switching circuit 36 is It corresponds to the open state or the closed state of the second on-off valve 20, and is held in that state.
[0029]
The incinerator switching circuit 37 outputs one command of the ON state command or the OFF state command of the incinerator 18 based on a signal from the temperature state determination means 33 or the pressure comparison means 34. The ON state command or the OFF state command corresponds to the ON state or OFF state of the incinerator 18 of the particulate trap filter 16 and is held in that state.
[0030]
The storage means 31 stores a set temperature 31A, a maximum set exhaust pressure 31B, and an engine speed / exhaust pressure map 31C. The set temperature is 230 to 270 ° C. when the floor 4 of the vehicle body 2 is made of wood. The maximum set exhaust pressure 31B is, for example, 53 KPa.
The engine speed / exhaust pressure map 31C corresponds to the engine speed and the engine set exhaust pressure at each engine speed, and is set, for example, as shown in FIG. The engine speed / exhaust pressure map 31C of FIG. 5 shows that there is a relationship in which the set exhaust pressure of the engine 9 increases as the engine speed increases. Further, as shown in FIG. 6, the value of the engine exhaust pressure (shown by a solid line) when clogged is obtained by adding a predetermined value to the value of the engine exhaust pressure (shown by a dotted line) when there is no clogging. Is.
[0031]
The output terminal 32A of the output interface 32 is connected to the incinerator 18 via the switch 38, the output terminal 32B is connected to the first on-off valve 19 via the first actuator 39A, and the output terminal 32C connects the second actuator 39B. To the second on-off valve 20.
The switch 38 is a switch for switching the incinerator 18 to ON or OFF.
[0032]
The first actuator 39A operates and holds the first on-off valve 19.
The second actuator 39B operates and holds the second on-off valve 20.
Next, the error display monitor 26 will be described.
The error display monitor 26 includes a lamp group 45 including a bypass lamp 40, a trap lamp 41, a temperature lamp 42, a pressure lamp 43, and an incinerator display lamp 44, an exhaust switch 46, a ball break switch 47, and a reset switch 48. A switch group 49 is attached.
[0033]
The exhaust gas changeover switch 46 is for manually switching the first on-off valve 19 and the second on-off valve 20.
Next, the operation of the present embodiment will be described.
Normally (when the first on-off valve 19 is in the open state, the second on-off valve 20 is in the closed state, and the incinerator 18 is in a low operating state), the exhaust gas is guided to the particulate trap filter 16 through the trap pipe 15 and the exhaust gas The exhaust particulate inside is captured by the filter unit 17. The exhaust particulates are incinerated by the incinerator 18 in the filter unit 17. Accordingly, exhaust particulates are not deposited on the filter portion 17.
[0034]
  However, in the unlikely event that the incinerator 18 system malfunctions, the exhaust particulates in the exhaust gas may not be sufficiently incinerated. In such a case, exhaust particulates accumulate on the filter unit 17 and the filter unit 17 is clogged.
  The engine exhaust pressure in the exhaust pipe 10 increases due to clogging. The closer the engine exhaust pressure is to the engine 7 of the exhaust pipe 10, the more influenced by the output of the engine 7, and the influence of the output of the engine 7 decreases as the distance from the engine 7 increases. The engine exhaust pressure in the particulate trap filter 16 is less affected by the output of the engine 7 than the engine exhaust pressure in the vicinity of the exhaust brake shutter 11 in the exhaust pipe 10.
  For this reason, as described above, in the present embodiment, the first pressure sensor 21 that detects the engine exhaust pressure is mounted at a location close to the engine 7 so that the exhaust pressure change of the engine 7 is captured significantly.
[0035]
  Thus,Engine exhaust pressure in the vicinity of the exhaust brake shutter 11Is detected by the first pressure sensor 21.The engine exhaust pressure in the particulate trap filter 16 is detected by the second pressure sensor 22.
  Further, in the particulate trap filter 16, the particulate trap filter 16 becomes high temperature due to incineration of exhaust particulates, and the temperature in the filter unit 17 is detected by the second temperature sensor 24. The heat of the particulate trap filter 16 is transmitted to the floor 4 of the vehicle body 2 and the temperature rises. This temperature is detected by the first temperature sensors 23A, 23B, and 23C.
[0036]
Next, in the control device 27, the following processing is performed according to the flowchart of FIG.
The temperature of the floor 4 of the vehicle body 2 is detected at several locations by the plurality of first temperature sensors 23A, 23B, and 23C. Temperature signals are sent from the plurality of first temperature sensors 23A, 23B, 23C to the computing means 30 of the control device 27. The temperature signal is read into the calculation means 30 (step S1).
[0037]
Further, the engine exhaust pressure in the vicinity of the exhaust brake shutter 11 detected by the first pressure sensor 21 is sent to the calculation means 30 of the control device 27 as an exhaust pressure signal. The exhaust pressure signal is read into the calculation means 30 (step S2).
Since the first pressure sensor 21 is arranged downstream of the exhaust brake shutter 11, even if the exhaust brake shutter 11 is operated to increase the engine exhaust pressure upstream of the exhaust brake shutter 11 of the exhaust pipe 10, It is not affected by that.
[0038]
  In addition, since the first pressure sensor 21 is arranged upstream of the silencer 12, it is not leveled by the silencer 12.It is possible to catch the exhaust pressure change of the engine 7 remarkably,The detection accuracy of the output of the engine 7 is improved.
  The engine speed detected by the engine speed sensor 28 is sent to the calculating means 30 of the control device 27 and read into the calculating means 30 (step S3).
[0039]
In step S4, the set temperature 31A is read from the storage means 31 into the calculation means 30, and it is determined whether or not all the detected temperatures of the plurality of first temperature sensors 23A, 23B, 23C are lower than the set temperature 31A.
If any of the detected temperatures of the plurality of first temperature sensors 23A, 23B, and 23C is higher than the set temperature 31A, the process proceeds to steps S7 and S8, and the first on-off valve 19 is closed so that the trap tube 15 is closed. In addition, a command for holding the second on-off valve 20 in the open state and holding the incinerator 18 of the particulate trap filter 16 in the OFF state is output.
[0040]
As a result, the trap pipe 15 is closed, the incinerator 18 is turned off, the exhaust gas is guided to the branch pipe 14, the temperature of the floor 4 of the vehicle body 2 is lowered, and an emergency situation occurs in which the temperature becomes abnormal. Even so, the floor 4 of the vehicle body 2 is protected.
On the other hand, when all the detected temperatures of the plurality of first temperature sensors 23A, 23B, and 23C are lower than the set temperature, the process proceeds to step S5.
[0041]
In step S5, it is determined whether the detected engine exhaust pressure is higher than the maximum set exhaust pressure. When the detected engine exhaust pressure is higher than the maximum set exhaust pressure (YES), the filter portion 17 is clogged, and the engine exhaust pressure increases in the vicinity of the exhaust brake shutter 11 of the exhaust pipe 10, for example, the engine 7 This greatly affects the output of the engine and causes a drop in engine performance, leading to exhaust pipe damage and particulate trap filter damage. Therefore, it progresses to step S7, S8. As a result, even if an emergency situation occurs in which the engine exhaust pressure becomes abnormal, the exhaust gas flow path is automatically switched from the trap pipe 15 to the branch pipe 14, and the rear engine bus 1 does not bother the driver. Is driven.
[0042]
After the operation of the rear engine bus 1 is stopped, the error display monitor 26 detects an abnormal part, repairs the abnormal part, and then the rear engine bus 1 is operated again.
In step S5, if the detected engine exhaust pressure is lower than the maximum set exhaust pressure (NO), the process proceeds to step S6.
In step S6, the detected engine exhaust pressure is compared with the set exhaust pressure at the engine speed at each engine speed, and the engine exhaust pressure detected at each engine speed is compared on the engine speed / exhaust pressure map 31C. It is determined whether or not it is higher than a set exhaust pressure at each engine speed.
[0043]
When the detected engine exhaust pressure is higher than the set exhaust pressure (YES), the process proceeds to steps S7 and S8.
When the detected engine exhaust pressure is lower than the set exhaust pressure (NO), the process proceeds to steps SS9 and S10.
In steps S9 and S10, a command is output to hold the first on-off valve 19 and the second on-off valve 20 so as to open the trap tube 15 and to keep the incinerator 18 of the particulate trap filter 16 in the ON state. The
[0044]
As a result, the trap tube 15 is in an open state, the exhaust gas is guided to the trap tube 15, and exhaust particulates in the exhaust gas are captured by the filter portion 17 of the particulate trap filter 16, and at the same time, the captured exhaust particulates are turned on. Incinerated by the incinerator 18 in the state. Accordingly, exhaust particulates are not deposited on the filter portion 17.
[0045]
The clogged state of the filter unit 17 is detected by the second pressure sensor 22, the temperature in the particulate trap filter 16 is detected by the second temperature sensor 24, and the incinerator control device 25 receives these signals and the like. The burner output of the incinerator 18 and the like are controlled by the determination.
Next, in the error display monitor 26, the trap lamp 41 is turned on when the first on-off valve 19 is open (when exhaust gas is flowing through the trap tube 15).
[0046]
The bypass lamp 40 lights up when the second on-off valve 20 is in an open state (when exhaust gas is flowing through the branch pipe 14).
The temperature lamp 42 is turned on when any of the detected temperatures of the plurality of first temperature sensors 23A, 23B, and 23C is higher than the set temperature 31A.
The pressure lamp 43 is lit when the detected engine exhaust pressure is higher than the maximum set exhaust pressure.
[0047]
The incinerator display lamp 44 is lit when the incinerator 18 is abnormal. Examples of the abnormality include a case where conditions for incineration of fuel such as misfire and stop of fuel supply are not in place.
The temperature lamp 42 and pressure lamp 43 reveal the abnormal state of temperature and engine exhaust pressure, and the bypass lamp 40 and trap lamp 41 reveal the selection of the trap pipe 15 and branch pipe 14 in the exhaust gas flow path. It is possible to easily find a defective part by combining the lighting states of the lamps. In addition, since the bypass lamp 40, trap lamp 41, temperature lamp 42, pressure lamp 43, and incinerator display lamp 44 are collected in one place, it is easy to compare the lighting states of the lamps and find the defective part. Can be easily done.
[0048]
  The exhaust gas changeover switch 46 is used, for example, when a test or the like is performed after stopping the automatic changeover of the exhaust gas flow path.
  According to the above configuration, the pressure sensor 21 is mounted at a location closer to the engine 7 than the particulate trap filter 16 of the exhaust pipe 10, so that the particulate trap corresponds to the output state of the engine 7. Due to clogging of filter 16To capture the exhaust pressure change of the engine 7it can.
[0049]
  Therefore, for example, exhaust particulate accumulates on the filter unit 17 due to malfunction of the incinerator 18 system and the filter unit 17 is clogged, so that the engine exhaust pressure of the engine 7 exceeds the set exhaust pressure. However, the exhaust gas flow path is automatically switched from the trap pipe 15 to the branch pipe 14 in accordance with the output state of the engine 7 to enable the operation of the rear engine bus 1 and the performance of the engine 7 is reduced. The tube 10 and the particulate trap filter 16 can be prevented from being damaged., Accurate and efficient combustion control of particulate trap filter 16it can.
[0050]
In addition, by including an engine speed element in the determination of the set exhaust pressure of the engine 7, the limit of the degree of clogging of the particulate trap filter 16 at each engine speed is checked, and the output state of the engine 7 is dealt with. Thus, the exhaust gas flow path can be automatically switched from the trap pipe 15 to the branch pipe 14.
In particular, it is possible to cope with applications such as traveling in a city where the engine speed is relatively low and long-time parking when the engine is operating.
[0051]
In this embodiment, the vehicle is described as being applied to a rear engine bus. However, the present invention is not limited to a rear engine bus, and can be applied to, for example, a truck or a tractor.
In the present embodiment, an example in which the engine is applied to a diesel engine has been described. However, the present invention can also be applied to an engine other than a diesel engine. In the present embodiment, a burner is used as an example of an incinerator. However, the present invention is not limited to this, and for example, an electric heater can be used.
[0052]
In the present embodiment, two on-off valves, the first on-off valve 19 and the second on-off valve 20, are required. However, as shown in FIG. Instead, an opening / closing valve 51 formed of a switching valve is provided in the branching section 13, and one of the trap pipe 15 and the branch pipe 14 can be opened and the other can be opened by turning the opening / closing valve 51.
Further, the maximum set exhaust pressure when clogged is 53 kPa, but it is needless to say that the value is not limited to this value.
[0053]
In addition, in the present embodiment, the pressure comparison means 34 determines the first stage (whether the detected engine exhaust pressure is higher than the maximum set exhaust pressure) and the second stage determination (in the storage means 31). According to the engine speed / exhaust pressure map 31C in which the engine set exhaust pressure at each engine speed corresponds to the engine speed, the detected engine exhaust pressure and engine speed at each engine speed are determined. The exhaust gas flow path is switched by comparing the set exhaust pressure), but only the determination in the first stage can be performed without performing the determination in the second stage. The engine exhaust apparatus according to the embodiment of the present invention is configured by the control only for the determination in the first stage. In this case, when the detected engine exhaust pressure is lower than the maximum set exhaust pressure (53 kPa), the particulate trap filter 16 is operated, so that the operating rate of the particulate trap filter 16 can be increased.
[0054]
【The invention's effect】
  According to the first aspect of the present invention, since the pressure sensor is mounted at a location closer to the engine than the particulate trap filter of the exhaust pipe, it corresponds to the engine output state.The change in exhaust pressure can be capturedThe engine exhaust pressure due to the clogging of the particulate trap filter can be detected with high accuracy.
[0055]
Therefore, even if the engine exhaust pressure exceeds the set exhaust pressure, for example, exhaust particulates accumulate on the filter due to malfunction of the incinerator system, etc., and the engine exhaust pressure exceeds the set exhaust pressure. Depending on the condition, the exhaust gas flow path is automatically switched from the trap pipe to the branch pipe to enable vehicle operation and prevent engine performance degradation, exhaust pipe damage, and particulate trap filter damage. Can be planned.
[0056]
According to the second aspect of the present invention, the limit of the clogging condition of the particulate trap filter at each engine speed is checked by including an element of the engine speed in the determination of the set exhaust pressure of the engine, and the engine output The exhaust gas flow path can be automatically switched from the trap pipe to the branch pipe in accordance with the state.
In particular, it is possible to cope with applications such as traveling in a city where the engine speed is relatively low and long-time parking when the engine is operating.
[Brief description of the drawings]
1 is a configuration diagram of an exhaust system for an engine according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a flowchart of the control device for the exhaust device of the engine.
FIG. 3 is a side view showing a vehicle related to the exhaust device of the engine.
FIG. 4 is a plan view showing a rear half portion of the vehicle.
FIG. 5 is an explanatory diagram of an engine speed / exhaust pressure map of a storage means.
6 is an explanatory diagram of the relationship between engine speed and engine exhaust pressure in the engine speed / exhaust pressure map of FIG. 5;
FIG. 7 is an explanatory view showing a modification of the exhaust device of the engine.
[Explanation of symbols]
10 Exhaust pipe
14 Branch pipe
15 Trap tube
16 Particulate trap filter
17 Filter section
18 Incinerator
19 First on-off valve
20 Second on-off valve
21 First pressure sensor
27 Control device
31 Memory means
34 Pressure comparison means

Claims

An exhaust pipe,
A branch pipe branched from the exhaust pipe;
A filter unit that is attached to a trap pipe that is a downstream portion of the branch part of the exhaust pipe with the branch pipe and has a filter unit that captures exhaust particulates in the exhaust gas and an incinerator that incinerates exhaust particulates accumulated in the filter unit A particulate trap filter,
An on-off valve that opens either the trap pipe or the branch pipe and closes the other;
A pressure sensor that is mounted on the exhaust pipe closer to the engine than the particulate trap filter and detects engine exhaust pressure;
A pressure sensor is connected to the input side and an open / close valve is connected to the output side. When the detected engine exhaust pressure is lower than the set exhaust pressure, the open / close valve is held so as to open the trap pipe, and the particulate trap filter Command to keep the incinerator in the ON state, or when the detected engine exhaust pressure is higher than the set exhaust pressure, hold the on-off valve to close the trap pipe and turn off the incinerator of the particulate trap filter A control device having pressure comparison means for outputting a command to maintain the state;
A switch for switching the incinerator to ON or OFF;
An exhaust system for an engine comprising an actuator for operating and holding an on-off valve.

The control device
With the engine speed / exhaust pressure map that associates the engine speed with the set exhaust pressure at the engine speed,
The detected engine exhaust pressure is compared with the set exhaust pressure at the engine speed when the exhaust pressure is detected, and the on-off valve is held so that the trap pipe is opened when the detected engine exhaust pressure is lower than the set exhaust pressure. In addition, the command to hold the incinerator of the particulate trap filter in the ON state, or the open / close valve to close the trap pipe when the detected engine exhaust pressure is higher than the set exhaust pressure and the particulate trap filter 2. An exhaust system for an engine according to claim 1, further comprising pressure comparing means for outputting a command for holding the incinerator in an OFF state.