JP4163926B2 - Exhaust white smoke prevention device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気白煙化防止装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート(Particulate Matter:粒子状物質)は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るSOF分(Soluble Organic Fraction:可溶性有機成分)とを主成分とし、更に微量のサルフェート(ミスト状硫酸成分)を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。
【0003】
この種のパティキュレートフィルタは、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。
【0004】
そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ないため、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量のセリウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒を一体的に担持させた触媒再生型のパティキュレートフィルタの実用化が進められている。
【0005】
即ち、このような触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となるのである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種のパティキュレートフィルタは、多孔質のハニカム構造となっているが故に保湿性が高く、大量の水分を貯えられることが可能であるため、排気温度の低いアイドリング状態が長く継続した場合に、排気ガス中のミスト状の水分がパティキュレートフィルタに捕集されて大量に溜まり、然る後に車両が走行を開始して排気ガスが上昇した際に、パティキュレートフィルタに溜まった水分が急激に蒸発して大量の水蒸気が発生し、これが白煙となって車両後方に排出されてしまう虞れがあった。
【0007】
即ち、パティキュレートフィルタに溜まった水分が蒸発して白煙化するに際しては、単純に水蒸気が外気温度との関係で可視化して白煙となるというだけでなく、排気ガス中に含まれる未燃燃料やオイルがパティキュレートフィルタの酸化触媒上で中途半端な酸化反応を起こすことにより適当な大きさのHC粒に分解され、このHC粒を核として水蒸気が付着することにより白煙化したものが含まれているため、このようなHC粒の核を持つ水蒸気の白煙は、大気中で消え難いという特性を持っていて好ましくない。
【0008】
因みに、このようにアイドリング状態が長く継続してしまうような事態とは、例えば、都心を走る路線バスが激しい渋滞に巻き込まれてしまったような場合や、終点まで到着した路線バスが次の折り返し運行に備えてエンジンをかけたまま待機しているような場合(乗客が着座して待っている場合に冷房等の空調を作動させ続ける必要がある)、或いは、長距離輸送トラックが高速道路等のパーキングでエンジンをかけたまま休憩(仮眠)している場合(冷房等の空調を作動させ続けたい場合)等が想定される。
【0009】
尚、前述した如きアイドリング状態が長く継続した後の走行開始時における排気ガスの白煙化の問題については、未公開の先行出願である下記の特許文献1にもとりあげられている。
【0010】
【特許文献1】
特願2002−88508号
【0011】
本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、排気管の途中に触媒再生型のパティキュレートフィルタを装備した車両に関し、アイドリング状態が長く継続した後の走行開始時における排気ガスの白煙化を未然に防止することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、排気管の途中に触媒再生型のパティキュレートフィルタを装備した車両を対象とした排気白煙化防止装置であって、車両がアイドリング状態にあることを判定するアイドリング判定手段と、パティキュレートフィルタより上流側で排気ガスを所定温度以上に昇温する排気昇温手段と、吸気温度を計測する第一の温度センサとを備え、前記アイドリング判定手段により所定時間以上のアイドリング状態の継続が確認された時に前記第一の温度センサの検出温度に基づき所定のインターバルを決定して前記排気昇温手段を間欠的に作動せしめるように構成したことを特徴とするものである。
【0013】
而して、このようにすれば、アイドリング判定手段により所定時間以上のアイドリング状態の継続が確認された時に、第一の温度センサの検出温度に基づいて決定された所定のインターバルで排気昇温手段が間欠的に作動され、パティキュレートフィルタの上流側で排気ガスが所定温度以上に昇温されるので、アイドリング状態が長く継続して大量の水分がパティキュレートフィルタに溜められてしまう前に、パティキュレートフィルタの触媒床温度が早期に高められて酸化触媒が活性化し、捕集済みパティキュレートや排気ガス中の未燃燃料分等が酸化処理されることによる反応熱でパティキュレートフィルタが高温化する結果、パティキュレートフィルタ内の水分が水蒸気として放出されることになる。
【0014】
この際、パティキュレートフィルタから蒸発する水蒸気の量自体が少ない上に、触媒活性が高いために未燃燃料やオイル等の酸化処理が効率良く進んで、中途半端な酸化反応により水蒸気が付着し易い大きさのHC粒が多く生成されてしまうといった事態が回避されるので、車両後方に排出された排気ガスの白煙化が防止されることになる。
【0015】
しかも、排気昇温手段は、所定のインターバルで間欠的に作動されるようになっている上に、このインターバルが第一の温度センサにより検出された吸気温度に基づいて適宜に調整されるようになっているので、吸気温度と略等しい外気温度が低い場合にインターバルを短縮したり、外気温度が低い場合にインターバルを延長したりすることで排気昇温手段が必要最小限の作動で運転されることになり、排気昇温手段の作動に要する運転コストが極力抑制されることになる。
【0016】
また、本発明においては、エンジンの回転数を検出する回転センサと、エンジンの負荷を検出する負荷センサ,ギヤ位置がニュートラルポジションにあることを検出するニュートラルスイッチ,サイドブレーキが引かれていることを検出するサイドブレーキスイッチ,車速を検出する車速センサのうちの何れか一つ以上との組み合わせによりアイドリング判定手段を構成することが可能である。
【0017】
更に、本発明においては、排気温度を検出する第二の温度センサを備え、該第二の温度センサの検出温度に基づき排気昇温手段をフィードバック制御するように構成すると良く、このようにすれば、第二の温度センサの検出温度をパティキュレートフィルタの触媒床温度の代用値として、該触媒床温度が確実に目標温度に上昇し得るよう排気昇温手段を適切に制御することが可能となる。
【0018】
また、排気昇温手段は、排気流量を適宜に絞り込む排気絞り手段と、エンジンの各気筒に対し燃料を噴射する燃料噴射装置と、その作動時に前記排気絞り手段に閉作動指令を出力する一方、通常のアイドリング時より回転数を上げるべくメイン噴射の一回当たりの噴射量を増加し且つ該メイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を追加する燃料噴射指令を前記燃料噴射装置に出力する制御装置とにより構成することが可能である。
【0019】
このようにすれば、制御装置から閉作動指令を受けた排気絞り手段により排気流量が絞り込まれると、これより上流側の排気ガスが昇圧されることで排気温度が上昇され、しかも、排気抵抗が高まることにより気筒内に比較的温度の低い吸気が流入し難くなって比較的温度の高い排気ガスの残留量が増加し、この比較的温度の高い排気ガスを多く含む気筒内の空気が次の圧縮行程で圧縮されて爆発行程を迎えることでも更なる排気温度の上昇が図られることになり、同時にエンジン側ではメイン噴射の一回当たりの噴射量が増加されて回転数が上げられることによりエネルギー投入量が増えて排気温度の上昇が図られ、しかも、アフタ噴射による燃料が出力に転換され難いタイミングで燃焼することによりエンジンの熱効率が下がり、燃料の発熱量のうちの動力に利用されない熱量が増えて排気温度の上昇が図られることになる。尚、排気絞り手段は、排気ブレーキを兼用させることで構成しても良い。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【0021】
図1〜図3は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図1中における1はターボチャージャ2を装備したディーゼルエンジンを示しており、エアクリーナ3から導かれた吸気4が吸気管5を通し前記ターボチャージャ2のコンプレッサ2aへと送られ、該コンプレッサ2aで加圧された吸気4がインタークーラ6へと送られて冷却され、該インタークーラ6から更に吸気マニホールド7へと吸気4が導かれてディーゼルエンジン1の各気筒8(図1では直列6気筒の場合を例示している)に分配されるようになっている。
【0022】
更に、このディーゼルエンジン1の各気筒8から排出された排気ガス9は、排気マニホールド10を介しターボチャージャ2のタービン2bへと送られ、該タービン2bを駆動した排気ガス9が排気管11を介し車外へ排出されるようにしてある。
【0023】
また、この排気管11の途中には、酸化触媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ12がフィルタケース13に抱持されて装備されており、図2に拡大して示す如く、このパティキュレートフィルタ12は、セラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路12aの入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路12aについては、その出口が目封じされるようになっており、各流路12aを区画する多孔質薄壁12bを透過した排気ガス9のみが下流側へ排出されるようにしてある。
【0024】
そして、フィルタケース13の出口部分には、パティキュレートフィルタ12を通過した排気ガス9の温度を触媒床温度の代用値として計測する温度センサ14が装備されており、該温度センサ14の温度信号14aがエンジン制御コンピュータ(ECU:Electronic Control Unit)を成す制御装置15に対し入力されるようになっている。
【0025】
この制御装置15は、エンジン制御コンピュータを兼ねていることから燃料の噴射に関する制御も担うようになっており、より具体的には、アクセル開度をディーゼルエンジン1の負荷として検出するアクセルセンサ16(負荷センサ)からのアクセル開度信号16aと、ディーゼルエンジン1の機関回転数を検出する回転センサ17からの回転数信号17aとに基づき、ディーゼルエンジン1の各気筒8に燃料を噴射する燃料噴射装置18に向け燃料噴射信号18aが出力されるようになっている。
【0026】
ここで、前記燃料噴射装置18は、各気筒8毎に装備される複数のインジェクタ19により構成されており、これら各インジェクタ19の電磁弁が前記燃料噴射信号18aにより適宜に開弁制御されて燃料の噴射タイミング(開弁時期)及び噴射量(開弁時間)が適切に制御されるようになっている。
【0027】
また、吸気管5におけるエアクリーナ3とコンプレッサ2aとの間には、吸気4の温度を計測する温度センサ20が装備されており、該温度センサ20の検出信号20aも前記制御装置15に対し入力されるようになっている。
【0028】
そして、前記制御装置15では、アクセル開度信号16a及び回転数信号17aに基づいて通常モードの燃料噴射信号18aが決定されるようになっている一方、後述するアイドリング判定手段により所定時間以上のアイドリング状態の継続が確認された時に、前記温度センサ20の検出温度に基づき所定のインターバル(30分〜4時間程度)を決定して間欠的に通常モードから昇温モードへの切り替えを行い、この昇温モードに切り替わった際には、図3に示す如く、通常のアイドリング時(約450rpm程度)より回転数を上げる制御(450〜1500rpm程度)を実行するべく圧縮上死点(クランク角0゜)付近で行われていたメイン噴射の一回当たりの噴射量を増加すると共に、該メイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を追加するような噴射パターンの燃料噴射信号18a(燃料噴射指令)が出力されるようになっている。
【0029】
また、パティキュレートフィルタ12より上流側の適宜位置には、排気管11の流路を適宜な開度に絞り込む開度調整可能な排気ブレーキ21が装備されており、該排気ブレーキ21は、制御装置15からの開度指令信号21aにより開度制御されるようになっているが、本形態例においては、制御装置15にて昇温モードが選択された際に、排気ブレーキ21に対し本来の作動から独立した別の作動を指令し、後述する如き排気温度を上げるための排気絞り手段として排気ブレーキ21を活用できるようにしてある。
【0030】
ここで、前述した制御装置15の通常モードから昇温モードへの切り替わりについて補足説明しておくと、制御装置15には、先に説明した各温度センサ14,20、アクセルセンサ16、回転センサ17のほか、ギヤ位置がニュートラルポジションにあることを検出するニュートラルスイッチ22、サイドブレーキが引かれていることを検出するサイドブレーキスイッチ23、車速を検出する車速センサ24の夫々からの検出信号22a,23a及び車速信号24aが入力されるようになっており、これらの信号に基づき車両がアイドリング状態にあるか否かが判定され、所定時間以上のアイドリング状態の継続が確認された時に、前記温度センサ20の検出温度に基づき決定された所定のインターバルで間欠的に通常モードから昇温モードへの切り替わりが実行されるようになっている。
【0031】
より具体的には、回転センサ17により比較的低い所定の回転数域であることが確認され、アクセルセンサ16によりアクセルオフ(負荷が零)が確認され、ニュートラルスイッチ22によりギヤ位置がニュートラルポジションにあることが確認され、サイドブレーキスイッチ23によりサイドブレーキが引かれていることが確認され、車速センサ24により車速が零であることが確認された時に現在の運転状態がアイドリング状態にあると制御装置15で判定されるようになっている。
【0032】
ここで、アイドリング状態の判定にあたっては、これらのセンサ類やスイッチ類からの信号を必ずしも全て必要とするわけではなく、少なくとも回転センサ17と、アクセルセンサ16,ニュートラルスイッチ22,サイドブレーキスイッチ23,車速センサ24の何れか一つ以上との組み合わせによりアイドリング判定手段を構成することが可能である。
【0033】
尚、制御装置15における昇温モードでの運転には、温度センサ14の検出温度をパティキュレートフィルタ12の触媒床温度の代用値として、該触媒床温度が確実に目標温度(150〜300℃程度)まで上昇するようにフィードバック制御がかけられるようになっている。
【0034】
而して、このような制御装置15により本形態例の運転制御を行えば、回転センサ17,アクセルセンサ16,ニュートラルスイッチ22,サイドブレーキスイッチ23,車速センサ24から成るアイドリング判定手段により所定時間以上のアイドリング状態の継続が確認された時に、温度センサ20の検出温度に基づいて決定された所定のインターバルで制御装置15が間欠的に通常モードから昇温モードへ切り替わり、制御装置15から燃料噴射装置18に向けメイン噴射の一回当たりの噴射量を増加し且つ該メイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を追加するような噴射パターンの燃料噴射信号18a(燃料噴射指令)が出力される。
【0035】
即ち、メイン噴射の一回当たりの噴射量が増加されることによりエネルギー投入量が増えて排気温度の上昇が図られ、しかも、アフタ噴射による燃料が出力に転換され難いタイミングで燃焼することによりディーゼルエンジン1の熱効率が下がり、燃料の発熱量のうちの動力に利用されない熱量が増えて排気温度の上昇が図られることになる。
【0036】
また、通常モードから昇温モードへの切り替えが成されると、制御装置15からの閉作動指令を受けた排気ブレーキ21により排気流量が絞り込まれ、上流側の排気ガス9が昇圧されることでも排気温度が上昇される。
【0037】
即ち、排気ガス9の温度Tと、排気圧力Pと、流量Vとには、下記の関係式
【数1】
P・V/T=一定
が決まっており、排気流路を絞り込んで排気圧力Pを大きくして流量Vを一定に保てば、所定の運転状態に関して排気ガス9の温度Tが大きく上昇することになる。
【0038】
しかも、ディーゼルエンジン1の排気抵抗が高まることにより気筒8内に比較的温度の低い吸気4が流入し難くなって比較的温度の高い排気ガス9の残留量が増加し、この比較的温度の高い排気ガス9を多く含む気筒8内の空気が次の圧縮行程で圧縮されて爆発行程を迎えることでも更なる排気温度の上昇が図られることになる。
【0039】
そして、このように所定時間以上のアイドリング状態の継続が確認された時に間欠的に排気ガス9を所定温度以上に昇温させるようにすれば、アイドリング状態が長く継続することで大量の水分がパティキュレートフィルタ12に溜められてしまう前に、パティキュレートフィルタ12の触媒床温度が早期に高められて酸化触媒が活性化し、捕集済みパティキュレートや排気ガス9中の未燃燃料分等が酸化処理されることによる反応熱でパティキュレートフィルタ12が高温化する結果、パティキュレートフィルタ12内の水分が水蒸気として放出されることになる。
【0040】
この際、パティキュレートフィルタ12から蒸発する水蒸気の量自体が少ない上に、触媒活性が高いために未燃燃料やオイル等の酸化処理が効率良く進んで、中途半端な酸化反応により水蒸気が付着し易い大きさのHC粒が多く生成されてしまうといった事態が回避されるので、車両後方に排出された排気ガス9の白煙化が防止されることになる。
【0041】
しかも、制御装置15の昇温モードは、所定のインターバルで間欠的に作動されるようになっている上に、このインターバルが温度センサ20により検出された吸気4の温度に基づいて適宜に調整されるようになっているので、この吸気4の温度と略等しい外気温度が低い場合にインターバルを短縮したり、外気温度が低い場合にインターバルを延長したりすることで、排気ブレーキ21と燃料噴射装置18と制御装置15とから成る排気昇温手段を必要最小限の作動で運転させることが可能となり、前記排気昇温手段の作動に要する運転コストが極力抑制されることになる。
【0042】
従って、上記形態例によれば、排気管11の途中に触媒再生型のパティキュレートフィルタ12を装備した車両に関し、アイドリング状態が長く継続した後の走行開始時における排気ガス9の白煙化を未然に防止することができ、しかも、排気ブレーキ21と燃料噴射装置18と制御装置15とから成る排気昇温手段の作動に要する運転コストを必要最小限に抑制することができる。
【0043】
また、パティキュレートフィルタ12の出側に排気温度を検出する温度センサ14を備え、該温度センサ14の検出温度に基づきフィードバック制御をかけるようにしているので、この温度センサ14の検出温度をパティキュレートフィルタの触媒床温度の代用値として、該触媒床温度が確実に目標温度に上昇し得るよう前記排気昇温手段を適切に制御することができる。
【0044】
更に、特殊な付帯設備を新たに設けることなく既存の排気ブレーキ21と燃料噴射装置18と制御装置15とを有効に利用して排気昇温手段を実現するようにしているので、該排気昇温手段に要するコストの大幅な低減化を図ることができ、しかも、効率良く且つ確実に排気ガス9の昇温化を図ることができる。
【0045】
尚、本発明の排気白煙化防止装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、排気温度の低いアイドリング状態におけるパティキュレートフィルタ内の捕集済みパティキュレートを積極的に燃焼除去する再生手段として活用することも可能であること、また、アイドリング状態の判定にあたっては、より確実な判定を行う目的でクラッチ信号等の更なる別の信号を考慮するようにしても良いこと、更に、排気流路の適宜箇所を絞り込むにあたっては、必ずしも排気ブレーキを用いる必要はなく、排気管の途中に排気絞り弁を別途配設するようにしても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0046】
【発明の効果】
上記した本発明の排気白煙化防止装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【0047】
(I)本発明の請求項1及び2に記載の発明によれば、排気管の途中に触媒再生型のパティキュレートフィルタを装備した車両に関し、アイドリング状態が長く継続した後の走行開始時における排気ガスの白煙化を未然に防止することができ、しかも、排気昇温手段の作動に要する運転コストを必要最小限に抑制することができる。
【0048】
(II)本発明の請求項3に記載の発明によれば、第二の温度センサの検出温度をパティキュレートフィルタの触媒床温度の代用値として、該触媒床温度が確実に目標温度に上昇し得るよう排気昇温手段を適切に制御することができる。
【0049】
(III)本発明の請求項4及び5に記載の発明によれば、特殊な付帯設備を新たに設けることなく既存設備を極力有効に利用して排気昇温手段を実現することができるので、排気昇温手段に要するコストの大幅な低減化を図ることができ、しかも、効率良く且つ確実に排気ガスの昇温化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図2】図1のパティキュレートフィルタの詳細を示す断面図である。
【図3】図1の制御装置による回転数制御のパターンを示すグラフである。
【符号の説明】
1 ディーゼルエンジン(エンジン)
4 吸気
5 吸気管
8 気筒
9 排気ガス
11 排気管
12 パティキュレートフィルタ
14 温度センサ(第二の温度センサ)
15 制御装置(排気昇温手段)
16 アクセルセンサ(負荷センサ:アイドリング判定手段)
17 回転センサ(アイドリング判定手段)
18 燃料噴射装置(排気絞り手段:排気昇温手段)
20 温度センサ(第一の温度センサ)
21 排気ブレーキ(排気昇温手段)
22 ニュートラルスイッチ(アイドリング判定手段)
23 サイドブレーキスイッチ(アイドリング判定手段)
24 車速センサ(アイドリング判定手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust white smoke prevention device.
[0002]
[Prior art]
Particulate matter (particulate matter) discharged from a diesel engine is mainly composed of soot made of carbonaceous matter and SOF content (Soluble Organic Fraction) made of high-boiling hydrocarbon components. The composition contains a small amount of sulfate (mist-like sulfuric acid component). As a measure to reduce this type of particulates, a particulate filter is installed in the middle of the exhaust pipe through which the exhaust gas flows. It has been done conventionally.
[0003]
This type of particulate filter has a porous honeycomb structure made of a ceramic such as cordierite, and the inlets of the flow paths partitioned in a lattice pattern are alternately sealed, and the inlets are not sealed. About the flow path, the exit is sealed, and only the exhaust gas which permeate | transmitted the porous thin wall which divides each flow path is discharged | emitted downstream.
[0004]
Then, the particulates in the exhaust gas are collected and deposited on the inner surface of the porous thin wall, so that the particulates are appropriately burned and removed before the exhaust resistance increases due to clogging. It is necessary to regenerate, but in normal diesel engine operating conditions, there are few opportunities to obtain exhaust temperatures that are high enough for the particulates to self-combust. For example, an appropriate amount for alumina loaded with platinum A catalyst regeneration type particulate filter in which an oxidation catalyst formed by adding a rare earth element such as cerium is integrally supported is being put to practical use.
[0005]
That is, if such a catalyst regeneration type particulate filter is employed, the oxidation reaction of the collected particulates is promoted to lower the ignition temperature, and the particulates can be burned and removed even at an exhaust temperature lower than the conventional one. It becomes possible.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since this type of particulate filter has a porous honeycomb structure, it is highly moisturizing and can store a large amount of moisture. Therefore, when the idling state where the exhaust temperature is low continues for a long time. In addition, when the mist-like moisture in the exhaust gas is collected by the particulate filter and accumulated in a large amount, when the vehicle starts running and the exhaust gas rises, the moisture accumulated in the particulate filter suddenly increases. There is a possibility that a large amount of water vapor is generated by evaporating, and this becomes white smoke and is discharged to the rear of the vehicle.
[0007]
That is, when the water accumulated in the particulate filter evaporates to become white smoke, not only the water vapor is visualized in relation to the outside air temperature to become white smoke but also unburned gas contained in the exhaust gas. Fuel and oil are decomposed into HC particles of an appropriate size by causing a halfway oxidation reaction on the oxidation catalyst of the particulate filter, and white smoke is produced by attaching water vapor to the HC particles as a nucleus. Since it is contained, the white smoke of water vapor having nuclei of HC particles is not preferable because it has a characteristic that it does not easily disappear in the atmosphere.
[0008]
By the way, such a situation where the idling state continues for a long time is, for example, when a route bus running in the city center is caught in a heavy traffic jam, or a route bus that arrives at the end point turns back to the next If you are waiting with the engine running in preparation (when passengers are seated and waiting, it is necessary to continue operating air conditioning such as cooling), or long-distance transportation trucks are on highways, etc. It is assumed that there is a break (nap) with the engine running in the parking (when it is desired to continue operating an air conditioner such as cooling).
[0009]
Incidentally, the problem of white smoke of exhaust gas at the start of traveling after the idling state as described above continues for a long time is also taken up in the following
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 2002-88508 [0011]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and relates to a vehicle equipped with a catalyst regeneration type particulate filter in the middle of an exhaust pipe, and relates to a white exhaust gas at the start of running after a long idling state continues. The purpose is to prevent smoke.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is an exhaust white smoke prevention device intended for a vehicle equipped with a catalyst regeneration type particulate filter in the middle of an exhaust pipe, an idling determination means for determining that the vehicle is in an idling state, An exhaust gas temperature raising means for raising the exhaust gas temperature to a predetermined temperature or more upstream from the curate filter, and a first temperature sensor for measuring the intake air temperature, the idling determination means can continue the idling state for a predetermined time or more. When confirmed, a predetermined interval is determined based on the temperature detected by the first temperature sensor, and the exhaust gas temperature raising means is operated intermittently.
[0013]
Thus, in this way, when the idling determination means confirms the continuation of the idling state for a predetermined time or more, the exhaust gas temperature raising means at a predetermined interval determined based on the temperature detected by the first temperature sensor. Is operated intermittently, and the exhaust gas is heated to a predetermined temperature or higher on the upstream side of the particulate filter.Therefore, before the idling state continues for a long time and a large amount of water is accumulated in the particulate filter, the particulate filter The catalyst bed temperature of the curate filter is raised early, the oxidation catalyst is activated, and the particulate filter is heated by the reaction heat generated by oxidizing the collected particulates and unburned fuel in the exhaust gas. As a result, moisture in the particulate filter is released as water vapor.
[0014]
At this time, the amount of water vapor evaporated from the particulate filter is small, and since the catalytic activity is high, oxidation treatment of unburned fuel, oil, etc. proceeds efficiently, and water vapor is likely to adhere due to a halfway oxidation reaction. Since a situation in which a large amount of HC particles is generated is avoided, white smoke of the exhaust gas discharged to the rear of the vehicle is prevented.
[0015]
Moreover, the exhaust temperature raising means is operated intermittently at a predetermined interval, and this interval is appropriately adjusted based on the intake air temperature detected by the first temperature sensor. Therefore, the exhaust temperature raising means is operated with the minimum necessary operation by shortening the interval when the outside air temperature is substantially equal to the intake air temperature or by extending the interval when the outside air temperature is low. As a result, the operating cost required for the operation of the exhaust gas temperature raising means is suppressed as much as possible.
[0016]
In the present invention, the rotation sensor for detecting the engine speed, the load sensor for detecting the engine load, the neutral switch for detecting that the gear position is in the neutral position, and the side brake being pulled The idling determination means can be configured by a combination with any one or more of the side brake switch to detect and the vehicle speed sensor to detect the vehicle speed.
[0017]
Further, in the present invention, a second temperature sensor for detecting the exhaust gas temperature may be provided, and the exhaust gas temperature raising means may be feedback controlled based on the temperature detected by the second temperature sensor. The exhaust gas temperature raising means can be appropriately controlled so that the detected temperature of the second temperature sensor can be used as a substitute value for the catalyst bed temperature of the particulate filter, so that the catalyst bed temperature can reliably rise to the target temperature. .
[0018]
Further, the exhaust temperature raising means, an exhaust throttle means for appropriately reducing the exhaust flow rate, a fuel injection device that injects fuel into each cylinder of the engine, and outputs a closing operation command to the exhaust throttle means when operating, Control that outputs to the fuel injection device a fuel injection command for increasing the injection amount per main injection in order to increase the number of revolutions during normal idling and adding after injection at a combustible timing immediately after the main injection It is possible to configure with a device.
[0019]
In this way, when the exhaust flow rate is throttled by the exhaust throttle means that has received a closing operation command from the control device, the exhaust gas temperature is increased by boosting the exhaust gas upstream of this, and the exhaust resistance is reduced. As a result of the increase, the intake of relatively low temperature exhaust gas becomes difficult to flow into the cylinder, and the residual amount of exhaust gas having a relatively high temperature increases. The exhaust temperature can be further increased by being compressed in the compression stroke and reaching the explosion stroke, and at the same time, the amount of injection per main injection is increased on the engine side to increase the number of revolutions. Exhaust temperature is increased by increasing the input amount, and furthermore, combustion at a timing when it is difficult to convert the fuel from after-injection to output, lowering the thermal efficiency of the engine, So that the increase in the exhaust temperature increasing amount of heat is not used for the power of the heat it can be achieved. Note that the exhaust throttle means may be configured by also using an exhaust brake.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0021]
1 to 3 show an example of an embodiment for carrying out the present invention. In FIG. 1,
[0022]
Further, the
[0023]
Further, in the middle of the
[0024]
A temperature sensor 14 that measures the temperature of the
[0025]
Since this
[0026]
Here, the
[0027]
Further, a
[0028]
In the
[0029]
Further, an
[0030]
Here, a supplementary description will be given of the switching of the
[0031]
More specifically, the
[0032]
Here, the determination of the idling state does not necessarily require all signals from these sensors and switches, but at least the
[0033]
For operation in the temperature raising mode in the
[0034]
Thus, when the operation control of this embodiment is performed by such a
[0035]
That is, by increasing the injection amount per main injection, the amount of energy input increases, the exhaust temperature rises, and the fuel by after-injection burns at a timing when it is difficult to convert it to output. The thermal efficiency of the
[0036]
Further, when switching from the normal mode to the temperature raising mode is performed, the exhaust flow rate is narrowed down by the
[0037]
In other words, the following relational expression is established between the temperature T of the
P · V / T = constant, and if the exhaust pressure P is increased and the exhaust pressure P is increased to keep the flow rate V constant, the temperature T of the
[0038]
In addition, since the exhaust resistance of the
[0039]
If the
[0040]
At this time, the amount of water vapor evaporated from the
[0041]
Moreover, the temperature raising mode of the
[0042]
Therefore, according to the above embodiment, regarding the vehicle equipped with the catalyst regeneration
[0043]
Further, a temperature sensor 14 for detecting the exhaust temperature is provided on the outlet side of the
[0044]
Furthermore, the exhaust gas temperature raising means is realized by effectively utilizing the existing
[0045]
In addition, the exhaust white smoke prevention device of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and actively burns and removes the collected particulates in the particulate filter in the idling state where the exhaust temperature is low. It can be used as a reproducing means, and in determining the idling state, another signal such as a clutch signal may be considered for the purpose of more reliable determination. When narrowing down the appropriate location of the exhaust flow path, it is not always necessary to use an exhaust brake, and an exhaust throttle valve may be separately provided in the middle of the exhaust pipe, and the scope not departing from the gist of the present invention. Of course, various changes can be made.
[0046]
【The invention's effect】
According to the exhaust white smoke prevention device of the present invention described above, various excellent effects as described below can be obtained.
[0047]
(I) According to the first and second aspects of the present invention, the exhaust gas at the start of traveling after the idling state continues for a long time, with respect to a vehicle equipped with a catalyst regeneration type particulate filter in the middle of the exhaust pipe. It is possible to prevent the gas from becoming white smoke, and to suppress the operating cost required for the operation of the exhaust gas temperature raising means to the minimum necessary.
[0048]
(II) According to the invention described in
[0049]
(III) According to the inventions described in
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an embodiment for carrying out the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing details of the particulate filter of FIG.
FIG. 3 is a graph showing a rotational speed control pattern by the control device of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
1 Diesel engine (engine)
4
15 Control device (exhaust temperature raising means)
16 Accelerator sensor (load sensor: idling determination means)
17 Rotation sensor (idling determination means)
18 Fuel injection device (exhaust throttle means: exhaust temperature raising means)
20 Temperature sensor (first temperature sensor)
21 Exhaust brake (exhaust temperature raising means)
22 Neutral switch (idling determination means)
23 Side brake switch (idling determination means)
24 Vehicle speed sensor (idling determination means)
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