JP2008111404A - Diesel engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ディーゼルエンジンに関し、主としてコモンレール式による燃料噴射装置の分野に属する。 The present invention relates to a diesel engine and mainly belongs to the field of fuel injection devices using a common rail type.
コモンレール式ディーゼルエンジンにおいて、コモンレールを互いに分離された第一のコモンレールと第二のコモンレールから構成し、燃料ポンプから第一のコモンレールに高圧の燃料を供給すると共にコモンレール内の燃料を燃料噴射弁に送り込み、機関始動時には第一のコモンレールと第二のコモンレールの連通を遮断して燃料ポンプから第一のコモンレールのみに高圧の燃料を供給すると共に増圧ピストンの作動を停止させ、機関始動後暫くして第二のコモンレールの燃料圧も上昇すべきであると判断されたときは燃料ポンプから第二のコモンレールにも高圧の燃料を供給すると共に必要に応じて増圧ピストンを作動させることにより、良好な燃料噴射圧の増大作用を確保しつつ機関の良好な始動を確保することができるもの等が開示されている。（例えば、特許文献１参照）
また、二つの気筒列を有するエンジンに用いられるコモンレール式燃料噴射装置において、各気筒列毎に第一のコモンレールと第二のコモンレールが配置されており、高圧ポンプから吐出された高圧燃料によって第一，第二のコモンレール間で発生する圧力波の影響によって生じる第一，第二のコモンレールの圧力差による噴射圧及び噴射量の変動を防止するために、第一，第二のコモンレールに均等に高圧燃料を分配供給する分配ブロックを設けているが、この分配ブロックはコストと車両搭載性の観点から不利であるから、分配ブロックを用いることなく第一，第二のコモンレールに圧力差が生じないコモンレール式燃料噴射装置を提供するもの等が開示されている。（例えば、特許文献２参照）
Further, in a common rail fuel injection device used for an engine having two cylinder rows, a first common rail and a second common rail are arranged for each cylinder row, and the first common rail is provided by high pressure fuel discharged from a high pressure pump. In order to prevent fluctuations in the injection pressure and injection amount due to the pressure difference between the first and second common rails caused by the pressure wave generated between the second and common rails, the first and second common rails are equally high A distribution block that distributes and supplies fuel is provided, but this distribution block is disadvantageous from the viewpoints of cost and vehicle mountability. Therefore, there is no pressure difference between the first and second common rails without using a distribution block. A device that provides a fuel injection device is disclosed. (For example, see Patent Document 2)
しかし、前記の如き作用を行う複数のコモンレールを有しているものにおいて、パイロット噴射時は噴射量が少ないため低圧で燃料噴射を行った方が噴射量を細かく制御可能であるが、メイン噴射時には高圧で燃料噴射を行った方が良好な性能が得られるため、従来では、高負荷時におけるパイロット噴射を行う際にも高圧で燃料噴射が行われるため、パイロット噴射時における細かな制御ができ難いものであった。 However, in the case of having a plurality of common rails that perform the operation as described above, the injection amount is small at the time of pilot injection, so that the injection amount can be controlled more finely by performing the fuel injection at a low pressure. Since better performance is obtained when fuel injection is performed at high pressure, conventionally, fuel injection is performed at high pressure even when pilot injection is performed under high load, and thus it is difficult to perform fine control during pilot injection. It was a thing.
そこで本発明は、複数のコモンレールを有するものにおける燃料噴射時に、メイン噴射では高圧噴射を行い、パイロット噴射では低圧噴射による細かな制御を可能にしようとするものである。 Therefore, the present invention is intended to enable fine control by high pressure injection in main injection and low pressure injection in pilot injection at the time of fuel injection in an apparatus having a plurality of common rails.
本発明は前述のごとき課題を解決するために、次のように構成する。
請求項１の発明は、コモンレールを搭載したディーゼルエンジン（１）において、燃料噴射ポンプ（２）と、並列配置した高圧噴射対応の高圧用コモンレール（３）及び低圧噴射対応の低圧用コモンレール（４）とを連結して燃料供給可能に構成すると共に、前記低圧用コモンレール（４）から燃料噴射弁（５）に燃料供給可能に構成したことを特徴とするディーゼルエンジンの構成とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is configured as follows.
The invention of claim 1 is directed to a diesel engine (1) equipped with a common rail, a fuel injection pump (2), a high-pressure common rail (3) compatible with high-pressure injection and a low-pressure common rail (4) compatible with low-pressure injection. Are connected to each other so that fuel can be supplied, and the fuel can be supplied from the low-pressure common rail (4) to the fuel injection valve (5).
このような構成により、噴射量の少ないパイロット噴射時には、燃料噴射ポンプ（２）から低圧噴射に対応する低圧用コモンレール（４）へ燃料が供給され燃料噴射弁（５）から低圧での噴射が行われ、メイン噴射時には、燃料噴射ポンプ（２）から高圧噴射に対応する高圧用コモンレール（３）へ燃料が供給され燃料噴射弁（５）から高圧での噴射が行われる。 With such a configuration, during pilot injection with a small injection amount, fuel is supplied from the fuel injection pump (2) to the low pressure common rail (4) corresponding to low pressure injection, and low pressure injection is performed from the fuel injection valve (5). During main injection, fuel is supplied from the fuel injection pump (2) to the high-pressure common rail (3) corresponding to high-pressure injection, and high-pressure injection is performed from the fuel injection valve (5).
請求項２の発明は、前記高圧用コモンレール（３）と低圧用コモンレール（４）とを供給バルブ（６）を介して連動制御可能に接続したことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの構成とする。
The invention according to
このような構成により、噴射量の少ないパイロット噴射時には、燃料噴射ポンプ（２）から低圧噴射に対応する低圧用コモンレール（４）へ燃料が供給され燃料噴射弁（５）から低圧での噴射が行われ、メイン噴射時には、燃料噴射ポンプ（２）から高圧噴射に対応する高圧用コモンレール（３）へ燃料が供給されると共に、高圧用コモンレール（３）から供給バルブ（６）の連動制御により高圧噴射対応に変更された低圧用コモンレール（４）へ燃料が供給され燃料噴射弁（５）から高圧での噴射が行われる。 With such a configuration, during pilot injection with a small injection amount, fuel is supplied from the fuel injection pump (2) to the low pressure common rail (4) corresponding to low pressure injection, and low pressure injection is performed from the fuel injection valve (5). During main injection, fuel is supplied from the fuel injection pump (2) to the high-pressure common rail (3) corresponding to high-pressure injection, and the high-pressure injection is performed from the high-pressure common rail (3) by interlocking control of the supply valve (6). Fuel is supplied to the low-pressure common rail (4) that has been changed accordingly, and high-pressure injection is performed from the fuel injection valve (5).
請求項１の発明では、並列構成とした高圧用コモンレール（３）と低圧用コモンレール（４）により、メイン噴射時には高圧対応の高圧用コモンレール（３）により高圧で噴射を行うと共に、パイロット噴射時には低圧対応の低圧用コモンレール（４）により低圧で噴射を行うことができるから、パイロット噴射時における噴射量を細かく制御できる等、パイロット噴射時の性能向上が大である。 In the first aspect of the invention, the high-pressure common rail (3) and the low-pressure common rail (4) configured in parallel perform the injection at a high pressure by the high-pressure common rail (3) corresponding to the high pressure during the main injection, and the low pressure during the pilot injection. Since the corresponding low pressure common rail (4) can perform injection at low pressure, the performance during pilot injection is greatly improved, such as the amount of injection during pilot injection being finely controlled.
請求項２の発明では、特に、メイン噴射時には高圧対応の高圧用コモンレール（３）から供給バルブ（６）を介して高圧対応に変更した低圧用コモンレール（４）により高圧で噴射を行うので、供給バルブ（６）により精度の高い噴射が実行可能となる。 In the second aspect of the invention, particularly during main injection, injection is performed at high pressure from the high-pressure common rail (3) adapted to high pressure via the supply valve (6) from the high-pressure common rail (3). The valve (6) enables highly accurate injection.
以下に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
コモンレールを搭載したディーゼルエンジン１について、図１に示す如きシステム図によりその概要を説明する。コモンレール（蓄圧式燃料噴射）とは、各気筒へ燃料を噴射する燃料噴射装置への燃料供給を要求された圧力とするコモンレール１０（蓄圧室）を介して行うものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
About the diesel engine 1 carrying a common rail, the outline | summary is demonstrated with a system diagram as shown in FIG. The common rail (accumulated fuel injection) is performed via the common rail 10 (accumulated pressure chamber) that provides the required pressure to supply fuel to the fuel injection device that injects fuel into each cylinder.
燃料タンク１１内の燃料は吸入通路により燃料フィルタ１２を介して該エンジン１で駆動される燃料噴射ポンプ２に吸入され、この噴射ポンプ２によって加圧された高圧燃料は吐出通路１４によりコモンレール１０に導かれ蓄えられる。
The fuel in the
該コモンレール１０内の高圧燃料は各高圧燃料供給通路１６により気筒数分の燃料噴射弁５に供給され、エンジンコントロールユニット１８（以下ＥＣＵという）からの指令に基づき、各気筒毎に燃料噴射弁５が開弁作動して、高圧燃料が該エンジン１の各燃焼室内に噴射供給され、各燃料噴射弁５での余剰燃料（リターン燃料）は各リターン通路１９により共通のリターン通路２０へ導かれ、このリターン通路２０によって燃料タンク１１へ戻される。
The high-pressure fuel in the
また、コモンレール１０内の燃料圧力（コモンレール圧）を制御するため燃料噴射ポンプ２に圧力制御弁２１が設けられており、この圧力制御弁２１はＥＣＵ１８からのデューティ信号によって、燃料噴射ポンプ２から燃料タンク１１への余剰燃料のリターン通路２０の流路面積を調整するものであり、これによりコモンレール１０側への燃料吐出量を調整してコモンレール圧を制御することができる。
In addition, a
具体的には、エンジン運転条件に応じて目標コモンレール圧を設定し、レール圧センサ２２により検出されるコモンレール圧が目標コモンレール圧と一致するよう、圧力制御弁２１を介してコモンレール圧をフィードバック制御する。
Specifically, the target common rail pressure is set according to the engine operating conditions, and the common rail pressure is feedback-controlled through the
作業機等におけるコモンレール式ディーゼルエンジン１のＥＣＵ１８は、図２に示す如く、回転数と出力トルクの関係において走行モードＭ１と通常作業モードＭ２及び重作業モードＭ３の三種類の制御モードを設けている。 As shown in FIG. 2, the ECU 18 of the common rail diesel engine 1 in a work machine or the like has three types of control modes, a travel mode M1, a normal work mode M2, and a heavy work mode M3, in relation to the rotational speed and the output torque. .
走行モードＭ１は、回転数の変動で出力も変動するドループ制御として、農作業を行わず移動走行する場合に使用するものであり、例えば、ブレーキを掛けて走行速度を減速したり停止したりすると、この走行負荷の増大に伴ってエンジン回転数が低下するため走行速度の減速や停止を安全に行うことができる。 The traveling mode M1 is used when traveling without farming as droop control in which the output fluctuates due to fluctuations in the rotational speed. For example, when the traveling speed is reduced or stopped by applying a brake, As the traveling load increases, the engine speed decreases, so the traveling speed can be reduced or stopped safely.
通常作業モードＭ２は、負荷が変動しても回転数が一定で出力を負荷に応じて変更するアイソクロナス制御として、通常の農作業を行う場合に使用するものであり、例えば、トラクターであれば耕耘作業時に耕地が固く耕耘刃に抵抗が掛かるとき、コンバインであれば収穫作業時に収穫物が多く負荷が増大したときでも、出力が変動して回転数を維持するのでオペレータが楽に操縦できる。 The normal work mode M2 is used when performing normal farm work as isochronous control in which the rotation speed is constant even when the load fluctuates and the output is changed according to the load. Sometimes, when the cultivated land is hard and resistance is applied to the cultivator blade, the combine makes it easy for the operator to control the output and maintain the rotational speed even when the harvest is heavy and the load increases during harvesting operations.
重作業モードＭ３は、通常作業モードＭ２と同様に負荷が変動しても回転数一定で出力を負荷に応じて変更するアイソクロナス制御に、負荷限界近くになると回転数を上昇させて出力を上げる重負荷制御を加えた制御で、特に、負荷限界近くで農作業を行う場合に使用するものであり、例えば、トラクターで耕耘作業を行っている際に、特に、固い耕地に遭遇してもエンジン出力が通常の限界を越えて増大するので作業を中断することがない。 In the heavy work mode M3, as in the normal work mode M2, the isochronous control that changes the output according to the load at a constant rotation speed even when the load fluctuates, and when the load limit is approached, the rotation speed is increased to increase the output. Control with heavy load control, especially used when farming near the load limit.For example, when plowing with a tractor, engine output even when encountering hard cultivated land Increases beyond the normal limit, so work is not interrupted.
これらの作業モードＭ１，Ｍ２，Ｍ３は、作業モード切替スイッチの操作、又は走行変速レバーの変速操作、作業クラッチの入り切り操作等によって切り替わるように構成する。 These work modes M1, M2, and M3 are configured to be switched by an operation of a work mode changeover switch, a shift operation of a travel shift lever, an operation of turning on and off a work clutch, or the like.
従来、ディーゼルエンジンでは、メイン噴射に先立って少量の燃料をパルス的に噴射するパイロット噴射を行うことにより、着火遅れを短縮してディーゼルエンジン特有の、所謂ノック音を低減することが知られている。 Conventionally, in a diesel engine, it is known to perform pilot injection that injects a small amount of fuel in a pulse manner prior to main injection, thereby shortening the ignition delay and reducing the so-called knocking noise peculiar to the diesel engine. .
このパイロット噴射は、メイン噴射の前に１回乃至２回に固定して行われるものであったが、前記コモンレール１０のシステムを用いることで、エンジンの状況に応じてパイロット噴射の状態を変化させ、騒音の低減や不完全燃焼による白煙又は黒煙の発生を抑制できる。
This pilot injection is performed once or twice before the main injection. However, by using the system of the
コモンレール式ディーゼルエンジン１において、図１に示す如き単一のコモンレール１０を、図３（ａ），（ｂ）に示す如く、高圧噴射対応の高圧用コモンレール３と低圧噴射対応の低圧用コモンレール４の並列二段配置とし、前記燃料噴射ポンプ２から高圧用コモンレール３と低圧用コモンレール４とに各々燃料供給可能に接続させ、高圧用コモンレール３と低圧用コモンレール４とを供給バルブ６の連動制御により燃料供給可能に接続すると共に、低圧用コモンレール４から各燃料噴射弁５に燃料供給可能に接続して構成させる。
In the common rail type diesel engine 1, a single
このような構成により、噴射量の少ないパイロット噴射時（ａ図参照）には、燃料噴射ポンプ２から低圧用コモンレール４へ燃料が供給され燃料噴射弁５から低圧での噴射が行われるから、パイロット噴射時における噴射量を細かく制御できる等、パイロット噴射時の性能向上が大である。
With such a configuration, at the time of pilot injection with a small injection amount (see FIG. A), fuel is supplied from the
メイン噴射時（ｂ図参照）には、燃料噴射ポンプ２から高圧用コモンレール３へ燃料が供給されると共に、高圧用コモンレール３から供給バルブ６の連動制御により高圧噴射対応に変更された低圧用コモンレール４へ燃料が供給され、燃料噴射弁５から高圧での噴射が行われる。
At the time of main injection (see FIG. B), fuel is supplied from the
また、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す如く、高圧噴射対応の高圧用コモンレール３と低圧噴射対応の低圧用コモンレール４を、前記図３（ａ），（ｂ）と同様の内容にて構成させることにより、噴射量の少ないパイロット噴射時（ａ図参照）には、燃料噴射ポンプ２から低圧用コモンレール４へ燃料が供給され燃料噴射弁５から低圧での噴射が行われるから、パイロット噴射時における噴射量を細かく制御できる等、パイロット噴射時の性能向上が大である。
Further, as shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C, the high-pressure
初期のメイン噴射時（ｂ図参照）には、燃料噴射ポンプ２から高圧用コモンレール３へ燃料が供給されると共に、高圧用コモンレール３から供給バルブ６の連動制御により低圧噴射対応に変更して低圧用コモンレール４へ燃料が供給され、燃料噴射弁５から低圧での噴射が行われ、後期のメイン噴射時（ｃ図参照）には、燃料噴射ポンプ２から高圧用コモンレール３へ燃料が供給されると共に、高圧用コモンレール３から供給バルブ６の連動制御により高圧噴射対応に変更された低圧用コモンレール４へ燃料が供給され、燃料噴射弁５から高圧での噴射が行われるから、圧力上昇率を低く抑え燃焼改善や排ガス改善の効果が得られる。
At the time of initial main injection (see FIG. B), fuel is supplied from the
また、前記の如く、高圧噴射対応の高圧用コモンレール３と低圧噴射対応の低圧用コモンレール４を並列二段配置しているものにおいて、図５（ａ），（ｂ）に示す如く、該燃料噴射ポンプ２から高圧用コモンレール３に燃料供給可能に接続させ、高圧用コモンレール３と低圧用コモンレール４とを供給バルブ６の連動制御により燃料供給可能に接続すると共に、低圧用コモンレール４から各燃料噴射弁５に燃料供給可能に接続して構成させる。
Further, as described above, in the case where the high-pressure
このような構成により、噴射量の少ないパイロット噴射時（ａ図参照）には、燃料噴射ポンプ２から高圧用コモンレール３へ燃料が供給されると共に、高圧用コモンレール３から供給バルブ６の連動制御により低圧噴射対応に変更して低圧用コモンレール４へ燃料が供給され、燃料噴射弁５から低圧での噴射が行われるから、パイロット噴射時における噴射量を細かく制御できる等、パイロット噴射時の性能向上が大である。
With such a configuration, at the time of pilot injection with a small injection amount (see FIG. A), fuel is supplied from the
メイン噴射時（ｂ図参照）には、燃料噴射ポンプ２から高圧用コモンレール３へ燃料が供給されると共に、高圧用コモンレール３から供給バルブ６の連動制御により高圧噴射対応に変更された低圧用コモンレール４へ燃料が供給され、燃料噴射弁５から高圧での噴射が行われる。
At the time of main injection (see FIG. B), fuel is supplied from the
また、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す如く、高圧噴射対応の高圧用コモンレール３と低圧噴射対応の低圧用コモンレール４を、前記図５（ａ），（ｂ）と同様の内容にて構成させることにより、噴射量の少ないパイロット噴射時（ａ図参照）には、燃料噴射ポンプ２から高圧用コモンレール３へ燃料が供給されると共に、高圧用コモンレール３から供給バルブ６の連動制御により低圧噴射対応に変更して低圧用コモンレール４へ燃料が供給され、燃料噴射弁５から低圧での噴射が行われるから、パイロット噴射時における噴射量を細かく制御できる等、パイロット噴射時の性能向上が大である。
Further, as shown in FIGS. 6A, 6B, and 6C, the high-pressure
初期のメイン噴射時（ｂ図参照）には、燃料噴射ポンプ２から高圧用コモンレール３へ燃料が供給されると共に、高圧用コモンレール３から供給バルブ６の連動制御により低圧噴射対応に変更して低圧用コモンレール４へ燃料が供給され、燃料噴射弁５から低圧での噴射が行われ、後期のメイン噴射時（ｃ図参照）には、燃料噴射ポンプ２から高圧用コモンレール３へ燃料が供給されると共に、高圧用コモンレール３から供給バルブ６の連動制御により高圧噴射対応に変更された低圧用コモンレール４へ燃料が供給され、燃料噴射弁５から高圧での噴射が行われるから、圧力上昇率を低く抑え燃焼改善や排ガス改善の効果が得られる。
At the time of initial main injection (see FIG. B), fuel is supplied from the
また、コモンレール式ディーゼルエンジン１において、燃料噴射装置は経年変化による目詰まりによって燃料噴射量が低下する傾向にあり、このように燃料噴射量が低下するとその低下分だけ出力不足を招いてしまう。 Further, in the common rail type diesel engine 1, the fuel injection device tends to decrease the fuel injection amount due to clogging due to secular change. When the fuel injection amount decreases in this way, the output is insufficient by the decrease.
この燃料噴射量の低下による出力不足の改善策として、図７（ａ），（ｂ）に示す如く、一定回転数の全負荷上における排気温度と吸気温度の関係、及び排気温度と燃料噴射量の関係を各々計測した結果により、エンジン回転数が同じであれば排気温度が燃料噴射量及び吸気温度に比例することが分かるから、この関係の逆算により排気温度から燃料噴射量を求めることが可能であり、本来必要とする燃料噴射量の不足分を、前記ＥＣＵ１８により補正を行い出力不足を防止することができる。
As measures for improving the output shortage due to the decrease in the fuel injection amount, as shown in FIGS. 7A and 7B, the relationship between the exhaust temperature and the intake air temperature over the full load at a constant rotational speed, and the exhaust temperature and the fuel injection amount. As a result of measuring each of these relationships, it can be seen that if the engine speed is the same, the exhaust temperature is proportional to the fuel injection amount and the intake air temperature. Therefore, it is possible to obtain the fuel injection amount from the exhaust temperature by reverse calculation of this relationship. The shortage of the fuel injection amount that is originally required can be corrected by the
また、従来、パイロット噴射の有無に対する領域を決定するＭＡＰがあり、このＭＡＰを吸気温や大気圧等により補正した例があることから、燃料噴射量とアクセル開度の時間変化率を計測し、燃料噴射量やアクセル開度に移行がある場合には、図８に示す如く、変化率の大きさに応じてパイロット噴射の実施領域を決定するＭＡＰの閾線ｐにより、通常パイロット噴射領域ｎと補正パイロット噴射領域ｒとを切り替えを行い、この両パイロット噴射領域ｎ，ｒにおけるパイロット噴射の実施ＭＡＰを、図９（ａ），（ｂ）に示す如く設定する。 In addition, conventionally, there is a MAP that determines a region for the presence or absence of pilot injection, and since there is an example in which this MAP is corrected by intake air temperature, atmospheric pressure, etc., the time change rate of the fuel injection amount and the accelerator opening is measured, When there is a transition in the fuel injection amount or the accelerator opening, as shown in FIG. 8, the normal pilot injection region n and the normal pilot injection region n are determined by the MAP threshold line p that determines the execution region of the pilot injection according to the magnitude of the change rate. Switching to the corrected pilot injection region r is performed, and the execution MAP of the pilot injection in both pilot injection regions n and r is set as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b).
このような設定とすることにより、燃料噴射量の移行量が多く燃焼状態が大きく変化したときに、排出煙や騒音聴感としてオペレータに伝わらないよう、パイロット噴射の実施領域を拡大して燃焼状態を平準化させることができる。 With this setting, when the amount of fuel injection shift is large and the combustion state changes greatly, the pilot injection area is expanded to prevent the combustion state from being transmitted to the operator as exhaust smoke or noise audibility. Can be leveled.
また、前記の如く、パイロット噴射の有無領域を決定するＭＡＰを吸気温や大気圧等により補正した例があることから、図１０に示す如く、作業機等におけるハンドル切れ角の量及び変化率等により、前記アイソクロナス制御の設定回転数を補正するファクターｆを求め、このファクターｆをアイソクロナス設定回転数に乗じて回転数の補正を行い、この際の回転数変化率により回転移行時のパイロット噴射領域の実施ＭＡＰを、図１１（ａ），（ｂ）に示す如く設定する。 In addition, as described above, there is an example in which the MAP that determines the pilot injection presence / absence region is corrected by the intake air temperature, the atmospheric pressure, or the like. As shown in FIG. Thus, the factor f for correcting the set rotational speed of the isochronous control is obtained, the rotational speed is corrected by multiplying the factor f by the isochronous set rotational speed, and the pilot injection region at the time of rotational transition is determined by the rotational speed change rate at this time The implementation MAP is set as shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b).
このような設定とすることにより、エンジン回転数の移行に伴い噴射タイミングやレール圧等の遷移移行量が多く燃焼状態が大きく変化したときに、排出煙や騒音聴感としてオペレータに伝わらないよう、パイロット噴射の実施領域を拡大して燃焼状態を平準化させることができる。 With this setting, the pilot will not be transmitted to the operator as smoke or noise audibility when there is a large transition transition amount such as injection timing or rail pressure along with the engine speed transition and the combustion state changes greatly. The injection region can be expanded to level the combustion state.
また、該アイソクロナス制御において、図１２に示す如く、全負荷トルク特性を有するものでは、最大トルク回転数以上の領域での高負荷に対しては最大トルク点までの回転数ダウンにより対応できるが、最大トルク点以下での全負荷状態の場合はエンストへと至ってしまうため、最大トルク点以下で高負荷（例えば８０％以上）となった場合、ガバナ制御方法をアイソクロナス制御からドループ制御へ切り替えることにより、高負荷運転状態をオペレータに告知することができる。 In addition, in the isochronous control, as shown in FIG. 12, in the case of having a full load torque characteristic, it is possible to cope with a high load in a region above the maximum torque rotation speed by reducing the rotation speed to the maximum torque point. In the case of a full load condition below the maximum torque point, the engine reaches the engine stall. Therefore, when the load becomes high below the maximum torque point (for example, 80% or more), the governor control method is switched from isochronous control to droop control. The operator can be notified of the high load operation state.
また、コモンレール式ディーゼルエンジン１を搭載したトラクターにおいて、図１３に示す如く、一般的にトラクターの燃費は通常トルク点ｔ付近で最も良くなるため、全負荷上での作業でない限り通常トルク点ｔ付近で作業を行った方が燃料消費という点においては有利である。 Further, in the tractor equipped with the common rail diesel engine 1, as shown in FIG. 13, the fuel efficiency of the tractor is generally the best near the normal torque point t. Therefore, unless the operation is performed at full load, the vicinity of the normal torque point t. It is more advantageous in terms of fuel consumption to perform the work.
このようなことにより、図１４に示す如く、車速一定の場合のエンジン回転数とミッション変速の関係から、現在の作業負荷で最も燃料消費率の良いエンジン回転数とミッション変速の組合せｍとなるようアイソクロナス制御により変更させることにより、全負荷状態でない作業時に、負荷に応じた燃費の良いエンジン回転数とミッション変速の組合せｍが可能となり、無駄な燃料消費を抑えることができ経済的である。 Due to this, as shown in FIG. 14, the combination of the engine speed and the mission shift with the best fuel consumption rate at the current work load is obtained from the relationship between the engine speed and the mission shift when the vehicle speed is constant. By making the change by isochronous control, a combination m of the engine speed and the gear shift with good fuel efficiency according to the load can be achieved at the time of work not in a full load state, and wasteful fuel consumption can be suppressed, which is economical.
また、ターボ過給機２３を装備したディーゼルエンジン２４において、図１５に示す如く、ターボ過給機２３のタービン２３ａ上流側に排気側の排気通路２５を接続し、この排気通路２５に排気ガス中の粒子状物質を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ２６（以後ＤＰＦという）を配設し、この配設されたＤＰＦ２６の下流側からＥＧＲクーラ２７を経てターボ過給機２３のコンプレッサ２３ｂ上流側に接続するＥＧＲ通路２８を設ける。
Further, in the
このＥＧＲ通路２８と該コンプレッサ２３ｂの上流側位置との合流部にＥＧＲバルブ２９を配設し、ＤＰＦ２６による再生が必要な状況のときはＥＧＲバルブ２９を閉とし排気ガス温度を上昇させる制御を行うと共に、該コンプレッサ２３ｂの下流側からインタークーラ３０を経て吸気側の吸気通路３１に接続して構成させる。
An
このような構成により、従来、ターボ過給機２３を有するものにおいてＥＧＲを実行しようとするとき、排気と吸気間の差圧の関係から必要なＥＧＲ率が確保でき難く、排気絞り又は吸気絞りを併用することとなるため、これらの駆動ユニットや制御ユニットが必要となり、コストアップや車両搭載性の悪化を招いていたものについて改善を行うことができる。
With such a configuration, when trying to execute EGR in a conventional turbocharger having a
この改善により、ＤＰＦ２６により再生された排気ガスを、上流側が常に負圧であるターボ過給機２３のコンプレッサ２３ｂ上流側に、吸気絞り弁等の補助手段を併用することなく容易に戻すことができるから、システムの複雑化を避けて必要なＥＧＲ率としての排気ガス規制への対応や、部分負荷時の燃費低減等を確保できると共に、該コンプレッサ２３ｂを含む吸気系の汚染を防止することができる。
With this improvement, the exhaust gas regenerated by the
また、前記図１５に示す如く配設されたＤＰＦ２６において、図１６に示す如く、該ＤＰＦ２６の入口側と出口側とに各々圧力センサ３２ａと圧力センサ３２ｂを配置して構成させることにより、圧力センサ３２ａと圧力センサ３２ｂにより検出された、ＤＰＦ２６の入口側と出口側の圧力値の差が閾値を超えた場合には、該ＥＧＲバルブ２９を閉とし排気ガス温度を上昇させＤＰＦ２６による再生を行わせる。
Further, in the
また、該ＤＰＦ２６は排出ガスに見合った径サイズの選定が必要であり、コンバイン等に搭載する際に径サイズが大きいとエンジン周辺に配置できない場合が多く、配置場所によっては再生時の温度上昇によって火災を発生する危険があることから、このような危険を回避するため、ＤＰＦ２６を、従来よりも小さい径サイズとし、このやや小径のＤＰＦ２６を直列二連の構成とする。
In addition, it is necessary to select a diameter suitable for the exhaust gas, and when the
このような構成により、上流側のＤＰＦ２６ａは、図１７に示す如く、入口側は閉塞無しで出口側を交互に閉塞させて５０％のセルが通過自由となるよう形成させると共に、下流側のＤＰＦ２６ｂは、図１８に示す如く、入口側と出口側を互い違いに閉塞させた通常形態のものとすることにより、ＤＰＦ２６をエンジン近傍に分離して配置することが可能となる。なお、上流側のＤＰＦ２６ａを５０％セルの通過自由型とし二個のＤＰＦ２６ａ，２６ｂに分散して、粒子状物質を捕集することができるから小型化が可能となり搭載性が良くなる。
With this configuration, as shown in FIG. 17, the upstream side DPF 26a is formed such that 50% of the cells are free to pass by alternately closing the outlet side without closing the inlet side, and the downstream DPF 26b. As shown in FIG. 18, the
また、前記の如きＤＰＦ２６において、上流側のＤＰＦ２６ａは該エンジン２４の本体近傍に配置しているから、農作業時は常に排気ガスの温度が６００度程度の高温に保持されているため触媒無しとしても再生が可能であり、下流側のＤＰＦ２６ｂには触媒を担持させることにより、温度の低い離れた位置に配置しても再生が可能であるためレイアウトが容易となる。
Further, in the
トラクターやコンバイン等の農作業機を始め一般車両にも利用可能である。 It can be used for farm vehicles such as tractors and combiners as well as general vehicles.
（ｂ）メイン噴射時における高圧用コモンレールと低圧用コモンレールの作用状態を示すブロック図。
（ｂ）初期のメイン噴射時における高圧用コモンレールと低圧用コモンレールの作用状態を示すブロック図。
（ｂ）後期のメイン噴射時における高圧用コモンレールと低圧用コモンレールの作用状態を示すブロック図。
(B) The block diagram which shows the operation state of the high pressure common rail and the low pressure common rail at the time of the late main injection.
（ｂ）図３と異なる方式のメイン噴射時における高圧用コモンレールと低圧用コモンレールの作用状態を示すブロック図。
（ｂ）図４と異なる方式の初期のメイン噴射時における高圧用コモンレールと低圧用コモンレールの作用状態を示すブロック図。
（ｂ）図４と異なる方式の後期のメイン噴射時における高圧用コモンレールと低圧用コモンレールの作用状態を示すブロック図。
(B) The block diagram which shows the action | operation state of the high-pressure common rail and the low-pressure common rail at the time of the latter main injection of the system different from FIG.
（ｂ）コモンレール式ディーゼルエンジンにおける一定回転数の全負荷上における排気温度と燃料噴射量の関係を示す線図。
（ｂ）パイロット噴射の実施領域ＭＡＰにおける補正パイロット噴射領域のパイロット噴射回数を示す線図。
（ｂ）アイソクロナス制御回転移行時のパイロット噴射の実施領域ＭＡＰにおける補正パイロット噴射領域のパイロット噴射回数を示す線図。
１ コモンレール式ディーゼルエンジン
２ 燃料噴射ポンプ
３ 高圧用コモンレール
４ 低圧用コモンレール
５ 燃料噴射弁
６ 供給バルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Common rail
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