JP2011007134A - ディーゼルエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＰＦの自己再生領域から外れることがないようＤＯＣによる酸化温度の低下を防止するＤＯＣの温度低下防止策。
【解決手段】ターボ過給器１２を有し排出ガスを浄化するＤＯＣ１３とＤＰＦ１４を備えたディーゼルエンジンにおいて、ＤＯＣ１３を組込収納するＤＯＣケース１５を、排気マニホールド１６と一体的に形成して設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの構成とする。また、ターボ過給器１２を有し排出ガスを浄化するＤＯＣ１３とＤＰＦ１４を備えたディーゼルエンジンにおいて、ＤＯＣ１３を組込収納するＤＯＣケース１５を、排気マニホールド１６とターボ過給器１２に対し締付け具等により取り付けて設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの構成とする。
【選択図】図３

Description

この発明は、エンジンの排気ガスを処理する後処理装置を搭載したディーゼルエンジンに関する。特に、排気ガスの後処理装置としてＤＯＣ（酸化触媒）及びＤＰＦ（パティキュレートフィルタ）を有するディーゼルエンジンにおいて、排気ガス中のパティキュレートをＤＰＦにて捕集し堆積したときに再生処理を行うもの等に属する。

近年、環境問題の高まりや健康に関する影響が懸念されていることから、自動車・船舶・発電機等のディーゼルエンジンから排出される排気ガス中の粒子状物質としてのパティキュレート（以下ＰＭという）を除去する装置の開発が進められている。また、一部地域においては具体的に規制強化が実施されていることもあり、それらへの対応が急務となっている。これらに対応するための技術的な方法としては、エンジン側にて燃料の噴射時期や混合比等の対策によりＰＭの排出防止を行う方法と排気系の後処理で対応する方法とがある。排気系の後処理で対応する方法としては、例えばディーゼルエンジン等の排気装置にＰＭ除去装置としてＤＰＦを取り付ける技術が既に公知となっており、これらの装置ではＰＭの目詰まりを再生する方式が多種検討されているが、まだ技術的に十分とはいえない。

ディーゼルエンジンで駆動される車両においては、排気ガス管路に排気ガス中に含まれるＰＭを捕集するためＤＰＦを設置しておおり、このＤＰＦはＰＭが一定量堆積した際には、車両の走行時にＤＰＦで捕集されたＰＭを燃焼させてＤＰＦを自動的に再生する自動再生処理、又は車両を停車させて手動によりＤＰＦを清掃してＰＭを除去する手動再生処理を行うようにしている。

かかるＤＰＦの再生処理に関する従来技術として、特許文献１においては、ＤＰＦの再生不可領域において強制的に再生する方法が提案されている。具体的には、排気温度が低く２５０度に満たない場合、ＤＯＣの昇温が困難とされ、燃費を優先させてＤＰＦ再生を未実施としていた領域（再生不可領域）において、昇温手段として吸気絞りを組み合わせることで排気への放熱を抑制してＤＰＦの温度上昇を容易とし、これとポスト噴射を行うことでＤＰＦの温度を昇温して再生を可能としている。

また、特許文献２においては、ＤＰＦの再生が必要であると判断されるとエンジンの負荷が増加され、その結果として排気ガスの温度が上昇してＤＰＦの再生が行われるという方法が提案されている。

また、特許文献３においては、一般に４５０度以上の排気ガスの温度領域においてＤＰＦ上では酸素による酸化反応が支配的といわれており、この酸化速度は温度に大きく影響され酸素による酸化は６００度以上の温度がないと酸化速度が遅くＰＭが堆積し易いとされている。排気ガス温度が２５０度以下では自己再生が困難な領域となり、排気ガス温度を強制的に上げる強制再生が必要となるが、このように自己再生領域を外れ、且つ排気ガス規制のゾーン規制領域を外れている場合には、排気ガスがＤＰＦをバイパスするバイパス手段を設けるという方法が提案されている。

特開２００６−１３２４５８号公報 特開２００５−３３７０６２号公報 特開２００８−１９０４６３号公報

しかし、前記の如く、ＤＰＦの自己再生領域を外れ、且つ排気ガス規制のゾーン規制領域を外れている場合に、排気ガスがＤＰＦをバイパスするバイパス手段を設けているものにおいて、自己再生不可能領域では負荷が低く燃料噴射量が少なく一般にＰＭの排出量が低いため、この領域ではＤＰＦを使用していなくともモード規制に入れることは可能ではあるが、如何にＰＭの排出量が少ないとはいえ排気ガスをＤＰＦを通さずに排出することは排出ガス規制に逆行することになる。

このため本発明は、ＤＰＦの自己再生領域から外れることがないようＤＯＣによる酸化温度の低下を防止するＤＯＣの温度低下防止策を提案しょうとするものである。

請求項１の発明は、ターボ過給器（１２）を有し排出ガスを浄化するＤＯＣ（１３）とＤＰＦ（１４）を備えたディーゼルエンジンにおいて、ＤＯＣ（１３）を組込収納するＤＯＣケース（１５）を、排気マニホールド（１６）と一体的に形成して設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの構成とする。

このような構成により、排気マニホールド（１６）から排出される排気ガスはターボ過給器（１２）を駆動してＤＯＣ（１３）へ流れ、ＤＯＣ（１３）によって酸化された排気ガスは、更にＤＯＣ（１３）に接続されたＤＰＦ（１４）へと流れて排気ガス中のＰＭの捕集を行うと共に適時再生処理を実施する。

このとき、ＤＯＣ（１３）を組込収納しているＤＯＣケース（１５）は排気マニホールド（１６）と一体的に形成されているため、ＤＯＣ（１３）は排気マニホールド（１６）とターボ過給器（１２）とに対し直近配置となっていることにより、ＤＯＣ（１３）における排気ガス温度の低下を防止することができる。

請求項２の発明は、ターボ過給器（１２）を有し排出ガスを浄化するＤＯＣ（１３）とＤＰＦ（１４）を備えたディーゼルエンジンにおいて、ＤＯＣ（１３）を組込収納するＤＯＣケース（１５）を、排気マニホールド（１６）とターボ過給器（１２）に対し締付け具等により取り付けて設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの構成とする。

このような構成により、排気マニホールド（１６）から排出される排気ガスはターボ過給器（１２）を駆動してＤＯＣ（１３）へ流れ、ＤＯＣ（１３）によって酸化された排気ガスは、更にＤＯＣ（１３）に接続されたＤＰＦ（１４）へと流れ排気ガス中のＰＭの捕集を行うと共に適時再生処理を実施する。

このとき、ＤＯＣ（１３）を組込収納しているＤＯＣケース（１５）は、排気マニホールド（１６）とターボ過給器（１２）とに対し締付け具等により取り付けしているため、ＤＯＣ（１３）は排気マニホールド（１６）とターボ過給器（１２）とに対し直近配置となっていることにより、ＤＯＣ（１３）における排気ガス温度の低下を防止することができる。

請求項１の発明では、上記作用の如く、ＤＯＣ（１３）とＤＰＦ（１４）を備えたディーゼルエンジンにおいて、ＤＯＣ（１３）を組込収納するＤＯＣケース（１５）を排気マニホールド（１６）と一体的に形成しているから、ＤＯＣ（１３）は排気マニホールド（１６）とターボ過給器（１２）とに対し直近配置となっていることにより、ＤＯＣ（１３）における排気ガス温度の低下を防止して、ＤＰＦ（１４）による再生処理を良好に実施することができる。そして、ＤＯＣ（１３）とＤＰＦ（１４）は別体構成のため軽量・コンパクトで搭載性が良好となり、複雑な調整が不要で、機関仕様に合わせてサイズや貴金属担持量の設定も容易であり、低コスト化が可能となる。

請求項２の発明では、上記作用の如く、ＤＯＣ（１３）とＤＰＦ（１４）を備えたディーゼルエンジンにおいて、ＤＯＣ（１３）を組込収納するＤＯＣケース（１５）を、排気マニホールド（１６）とターボ過給器（１２）に対し締付け具等により取り付けているから、ＤＯＣケース（１５）は脱着が容易であり、ＤＯＣ（１３）は排気マニホールド（１６）とターボ過給器（１２）とに対し直近配置となっていることにより、ＤＯＣ（１３）における排気ガス温度の低下を防止して、ＤＰＦ（１４）による再生処理を良好に実施することができる。そして、ＤＯＣ（１３）とＤＰＦ（１４）は別体構成のため軽量・コンパクトで搭載性が良好となり、複雑な調整が不要で、機関仕様に合わせてサイズや貴金属担持量の設定も容易であり、低コスト化が可能となる。

コモンレールによる蓄圧式燃料噴射ディーゼルエンジンを示すシステム図。 三種類の制御モードによるエンジン回転数と出力トルクの関係を示す線図。 ターボ過給器を有しＤＯＣとＤＰＦを備えたディーゼルエンジンの全体構成を示す側面図。 ターボ過給器を有しＤＯＣとＤＰＦを備えたディーゼルエンジンの全体構成を示す背面図。 ターボ過給器を有しＤＯＣとＤＰＦを備えたディーゼルエンジンの全体構成を示す側面図。 ターボ過給器を有しＤＯＣとＤＰＦを備えたディーゼルエンジンの全体構成を示す背面図。 ＤＯＣケースに組込収納するＤＯＣの装填処理状態を示す側面図。 排気ガス経路にＤＯＣとＤＰＦを設け温度センサと差圧センサを各々配置した状態を示す側面図。 吸気絞り及びポスト噴射の開始によるＤＰＦの温度変化からポスト噴射量低減時期の判別可能状態を示す線図。 排気ガス経路にＤＯＣとＤＰＦを設け差圧センサとＯ２センサを各々配置した状態を示す側面図。 ＰＭ燃焼終りの酸素濃度が上昇して安定したときを強制再生終了時期とする判定可能状態を示す線図。 （ａ）農作業機の旋回動作において自動旋回制御中にポスト噴射量を増加減する状態を示す作用図。

（ｂ）農作業機の旋回動作において自動旋回制御中にポスト噴射量の増加減によるＤＰＦ差圧状態を示す線図。
ターボ過給器を有しＤＯＣとＤＰＦを備えたディーゼルエンジンの作用状態を示す接続回路図。 ＰＭ堆積量が一定量を越えた場合一時的にレール圧を上昇させＰＭ燃焼を促進させる状態を示す線図。 排ガス流量とＤＰＦ前後差圧の確認によりＤＰＦの再生を実行する手順を示すフローチャート。 排ガス流量とＤＰＦ前後差圧から自動再生実行までの予測時間の算出を可能とする線図。

ターボ過給器１２を有し排出ガスを浄化するＤＯＣ１３とＤＰＦ１４を備えたディーゼルエンジンにおいて、ＤＯＣ１３を組込収納するＤＯＣケース１５を排気マニホールド１６と一体的に形成して設ける。また、ターボ過給器１２を有し排出ガスを浄化するＤＯＣ１３とＤＰＦ１４を備えたディーゼルエンジンにおいて、ＤＯＣ１３を組込収納するＤＯＣケース１５を、排気マニホールド１６とターボ過給器１２に対し締付け具等により取り付けて設ける。

以下に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
コモンレール式ディーゼルエンジンＥついて、図１のシステム図によりその概要を示す如く、コモンレール式（蓄圧式燃料噴射方式）とは、各気筒への燃料噴射を要求圧力に調整して供給するコモンレール１（蓄圧室）を介して行うものである。

燃料タンク３内の燃料は吸入通路により燃料フィルタ７を介して該エンジンＥで駆動される高圧ポンプ４に吸入され、この高圧ポンプ４によって加圧された高圧燃料は吐出通路８によりコモンレール１に導かれ蓄えられる。

該コモンレール１内の高圧燃料は各高圧燃料供給通路９により気筒５数分インジェクター６に供給され、ＥＣＵ１００からの指令に基づき、各気筒５毎にインジェクター６が開弁作動して、高圧燃料が該エンジンＥの各燃焼室内に噴射供給され、各インジェクター６での余剰燃料（リターン燃料）は各燃料戻し管１０により共通の燃料戻し通路１０ａへ導かれ、この燃料戻し通路１０ａによって燃料タンク３へ戻される。

また、コモンレール１内の燃料圧力（コモンレール圧）を制御するため高圧ポンプ４に圧力制御弁１１が設けられており、この圧力制御弁１１はＥＣＵ１００からのデューティ信号によって、高圧ポンプ４から燃料タンク３への余剰燃料の燃料戻し通路１０ａ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１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。

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２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１１を介してコモンレール圧をフィードバック制御する。

農作業機に搭載したコモンレール式ディーゼルエンジンＥのＥＣＵ１００は、図２に示す如く、回転数と出力トルクの関係において、回転数の変動で出力も変動するドループ制御と、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、アイソクロナス制御が負荷限界近くになると回転数を上昇させ出力を上げる重負荷制御とによる三種類の制御モードを設定している。

ドループ制御は走行モード（Ａ）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。

アイソクロナス制御は通常作業モード（Ｂ）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ものでオペレータが楽に操縦できる。

重負荷制御は重作業モード（Ｃ）として、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ようなことがない。

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。

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１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。

図３及び図４に示す如く、前記コモンレール式ディーゼルエンジンＥにおいて、排気マニホールド１６と連結したターボ過給器１２のタービン側に、その入口側を接続した円筒形状のＤＯＣケース１５を排気マニホールド１６と一体構造となるよう形成し、ＤＯＣケース１５にＤＯＣ１３を組込収納させると共に、ＤＯＣケース１５の出口側と、フライホイール１７の上方位置に該ホイール１７と平行状態で固定したＤＰＦ取付けブラケット１８に取り付けた円筒形状のＤＰＦ１４の入口側とを、Ｌ字状に折曲した排気管１９によって接続し排気ガスの後処理装置を構成させる。

ＤＰＦ１４の出口側において、その円筒形状に対しテールパイプ２０を直交状態で下側に向け挿入固定させると共に、下方側に向け延長したテールパイプ２０をフライホイール１７との干渉を避けるため折曲して適宜位置まで下降配置させ、この適宜位置からエンジン本体から遠ざかる方向に向け水平状態で延設して構成させる。なお、２１はクランク軸、２２はシリンダブロック、２３はシリンダヘッド、２４はオイルパン、２５はギヤケース、２６は冷却ファンを示す。

このような構成により、排気マニホールド１６から排出される排気ガスはターボ過給器１２のタービン側からＤＯＣ１３へ流れ、ＤＯＣ１３によって酸化された排気ガスは、更にＤＯＣ１３に接続されたＤＰＦ１４へと流れ排気ガス中のＰＭの捕集を行い適時再生処理を実施する。このとき、ＤＯＣ１３を組込収納しているＤＯＣケース１５は排気マニホールド１６と一体的に形成されているため、ＤＯＣ１３は排気マニホールド１６とターボ過給器１２とに対し直近配置となっていることにより、ＤＯＣ１３における排気ガス温度の低下を防止して、ＤＰＦ１４による再生処理を良好に実施することができると共に、ＤＯＣ１３とＤＰＦ１４は別体構成のため軽量・コンパクトで搭載性が良好となる。

また、図５及び図６に示す如く、コモンレール式ディーゼルエンジンＥにおいて、排気マニホールド１６と連結したターボ過給器１２のタービン側に、その入口側を接続した円筒形状のＤＯＣケース２７を、このケース２７の下部側に設けた取付けフランジ２７ａにより排気マニホールド１６とターボ過給器１２とに各々ボルト等による締付け具で取り付け固定し、ＤＯＣケース１５にＤＯＣ１３を組込収納させると共に、ＤＯＣケース１５の出口側と、フライホイール１７の上方位置に該ホイール１７と平行状態で固定したＤＰＦ取付けブラケット１８に取り付けた円筒形状のＤＰＦ１４の入口側とを、Ｌ字状に折曲した排気管１９によって接続し排気ガスの後処理装置を構成させる。

ＤＰＦ１４の出口側において、その円筒形状に対しテールパイプ２０を直交状態で下側に向け挿入固定させると共に、下方側に向け延長したテールパイプ２０をフライホイール１７との干渉を避けるため折曲して適宜位置まで下降配置させ、この適宜位置からエンジン本体から遠ざかる方向に向け水平状態で延設して構成させる。なお、２１はクランク軸、２２はシリンダブロック、２３はシリンダヘッド、２４はオイルパン、２５はギヤケース、２６は冷却ファンを示す。

このような構成により、排気マニホールド１６から排出される排気ガスはターボ過給器１２のタービン側からＤＯＣ１３へ流れ、ＤＯＣ１３によって酸化された排気ガスは、更にＤＯＣ１３に接続されたＤＰＦ１４へと流れ排気ガス中のＰＭの捕集を行い、適時再生処理を実施する。

このとき、ＤＯＣ１３を組込収納しているＤＯＣケース２７は取付けフランジ２７ａにより排気マニホールド１６とターボ過給器１２とに各々ボルト等による締付け具で取り付け固定されているため、ＤＯＣ１３は排気マニホールド１６とターボ過給器１２とに対し直近配置となっていることにより、ＤＯＣ１３における排気ガス温度の低下を防止して、ＤＰＦ１４による再生処理を良好に実施することができると共に、ＤＯＣ１３とＤＰＦ１４は別体構成のため軽量・コンパクトで搭載性が良好となる。

また、前記図３及び図４に示す如き該エンジンＥにおけるＤＯＣケース１５と、図５及び図６に示す如き該エンジンＥにおけるＤＯＣケース２７とに各々組込収納させるＤＯＣ１３は、メタルハニカム等の金属担体とし、触媒を担持させるものとし、図７に示す如く、ＤＯＣ１３はその外周面をマットａにて被覆し両端が開放された円筒ｂに装填して組込収納させることにより、複雑な装填処理は不要で、機関仕様に合わせてサイズや貴金属担持量の設定も容易であり、低コスト化が可能となる。

また、コモンレール式ディーゼルエンジンの排気ガス経路にＤＯＣ２８とＤＰＦ２９を設けているもので、図８に示す如く、ＤＯＣ２８の前側にＤＯＣ前温度センサ３０、ＤＯＣ２８の後側にＤＯＣ後温度センサ３１、ＤＰＦ２９の後側にＤＰＦ後温度センサ３２、ＤＰＦ２９の前・後に対するＤＰＦ差圧センサ３３を設けている。そして、図９の線図に示す如く、吸気絞りを開始すると共にポスト噴射を開始することにより、ＤＯＣ前温度とＤＯＣ後温度は適宜一定に昇温するが、ＤＰＦ後温度は溜ったＰＭに着火した際に急上昇するため、その上昇傾きが或る閾値以上になったときには、この上昇傾きの状態からポスト噴射量の低減時期を判別することができるから、ポスト噴射量の最適化及び低燃費化、過昇温によるＤＰＦ２９の劣化防止、手動再生期間の短縮等を図ることができる。

また、コモンレール式ディーゼルエンジンの排気ガス経路に、前記図８と同様にＤＯＣ２８とＤＰＦ２９を設けているものにおいて、強制再生終了時期をＤＰＦ差圧センサ３３により判別するものでは終了時期の判別が困難であると共に、ポスト噴射期間を時間で管理するものでは最低燃費とはならないものであるから、図１０に示す如く、ＤＰＦ２９の前・後に対するＤＰＦ差圧センサ３３とＤＰＦ２９の後側にＯ２（酸素）センサ３４を有するものにおいて、図１１の線図に示す如く、ＰＭ燃焼期間における酸素濃度と二酸化炭素濃度の増減状態によって、ＰＭ燃焼終わりの酸素濃度が上昇して安定したときを強制再生終了時期とすることにより、強制再生終了時期の判定が明確になると共に、ポスト噴射量の最適化を図ることができる。

また、ＤＰＦを有するコモンレール式ディーゼルエンジンを搭載する農作業機において、従来では、ＤＰＦの再生を主目的として噴射パターンや補正量を切り替える制御が知られているが、切り替えを実施する際、エンジン音の変化やエンジン回転数の変化、トルクショック等が発生する可能性があり、微量な変化であっても車両の直進定常作業中に発生するとオペレータに違和感や不快感を与える難点がある。

このため、頻繁に実施される農作業機の旋回動作において、ＤＰＦの再生を目的として噴射パターン、ポスト噴射、噴射タイミング等による噴射制御の切り替えが行われるが、この切り替えを、図１２（ａ），（ｂ）に示す如く、自動旋回制御中にポスト噴射量を増加減して実施可能とすると共に、この作用は自動旋回制御中の実施に限定するものであり、直進定常作業中には行わないものである。

但し、規定時間内に旋回が実行されない場合や再生の緊急性が高い場合は旋回中でなくとも切り替えを実施する。このように、噴射制御の切り替えを車両挙動が著しく変化する自動旋回制御中に限定することにより、切り替え前後のエンジン音の変化やトルクショック等をオペレータに感じさせないようにすることができる。

また、ＥＧＲ付エンジンにおいて、ＥＧＲガスは排気マニホールド内圧力と吸気圧力の圧力差によって流れるが、運転時間の経過とともにＤＰＦにＰＭが堆積したときは、目詰まりによってＤＰＦより上流側の圧力が増加することになる。この圧力が上昇した場合、ＥＧＲガスの流量が増加し、ＥＧＲガス量が適正量を上回ると燃料が不完全燃焼し、排気ガス中のＰＭが増加しＤＰＦを強制再生させる頻度が多くなるという難点が生じる。

このため、図１３に示す如く、ＥＧＲ付エンジンとして、ターボ過給器３５のコンプレッサ３５ａ側に吸気マニホールド３６を、ターボ過給器３５のタービン３５ｂ側に排気マニホールド３７を各々接続すると共に、吸気経路と排気経路とをＥＧＲ回路によって接続し、ＥＧＲ回路にはＥＧＲバルブ３８を設け、該コンプレッサ３５ａ側の上流側に吸気絞り３９を、該タービン３５ｂ側の下流側に圧力センサ４０，ＤＯＣ４１，ＤＰＦ４２を各々接続して構成させる。なお、ＥＣＵ４３に対しＥＧＲバルブ３８，吸気絞り３９，圧力センサ４０を各々通信可能に接続させる。

このような構成により、ＤＰＦ４２に堆積しているＰＭ量が少なくＤＰＦ４２の上流圧力が低いときにはＥＧＲバルブ３８を全開にするか、吸気絞り３９を中間開度に設定することで吸気マニホールド３６の内圧を低くしてＥＧＲガス量を増やす制御と、ＤＰＦ４２に堆積しているＰＭ量が多くなりＤＰＦ４２の上流圧力が上昇したときはＥＧＲガスが大量に流れるため、ＥＧＲバルブ３８を中間開度にするか、吸気絞り３９を全開にすることで吸気マニホールド３６の内圧を高くしてＥＧＲガス量を制限する制御とを、ＤＰＦ４２の上流圧力とＥＧＲバルブ３８開度又は吸気絞り３９開度の関係マップを事前にＥＣＵ４３に登録しておくことにより圧力に応じたバルブ開度の制御を行わせることができる。

このような制御により、ＤＰＦ４２のＰＭ堆積時に過剰にＥＧＲガスが供給されることを防止して、ＰＭの発生を抑制することができるからＤＰＦ４２の強制再生頻度が減少し、ＤＰＦ４２の寿命が長くなると共に、強制再生に必要な燃料消費の低減を図ることができる。

また、ＤＰＦ等後処理装置を有する農作業機用コモンレール式ディーゼルエンジンにおいて、ポスト噴射による強制再生を頻繁に行うときはピストンリングやシリンダの腐食による耐久信頼性の低下を招くと共に、ＤＰＦ強制再生の際にＰＭ燃焼の目的で燃焼室に噴射した燃料を燃やさず後処理装置へ供給する行程で、ピストンリングの隙間等からオイルパンへ落下しエンジンオイルが希釈されるという現象や、排気管からの未燃ガスが燃焼せずに漏れるという現象等による不具合が発生する。

このような不具合の発生を防止してＤＰＦ再生の促進を図るため、図１４の線図に示す如く、ＰＭの堆積量が徐々に増加して一定量を越えた場合、一時的にレール圧を上昇させ（ＥＧＲ遮断の制御）、再生の時間だけ高ＮＯｘ状態で運転することにより短時間でＰＭ燃焼を促進させることができるから、頻繁にポスト噴射を行わないで済み不具合点を解決することが可能となる。

また、ＤＰＦを有するコモンレール式ディーゼルエンジンにおいて、従来から排ガス流量をエアフローセンサ等により算出するものはあるが、コストのわりに精度が余り良くないものであった。

このため、エンジン回転数，吸気効率のマップ，排気温度等から排ガス流量を算出するものにおいて、図１５のフローチャートに示す如く、エンジン回転数の計測値と、吸気効率のマップからの補正値と、排気温度の補正値から排ガス流量を算出し、この排ガス流量とＤＰＦ前後差圧の確認により、ＤＰＦの再生が必要なときはＤＰＦの再生制御を行わせるもので、安価な装置により精度の良い排ガス流量の算出を可能とすることができる。なお、図１６の線図に示す如く、自動再生実行までの予測時間を算出することも可能である。

また、ＤＯＣ及びＤＰＦを有するコモンレール式ディーゼルエンジンにおいて、従来では、時刻に関係なくＤＰＦの自動再生時期を判定して再生を実行しているが、このような手法では、自動再生中に作業を終了しエンジンを停止する場合があるし、ＤＰＦにＰＭが溜った状態で作業を終了し翌朝作業を再開する場合、この状態では走行移動のために手動再生を余儀なくされるといった諸々の不具合を生じる。

このため、時計機能（電波時計）、ＤＰＦＰＭ溜り計算ロジック、ＤＰＦ自動再生ロジック、設定用液晶画面等を有し、自動再生クロック制御を行わせるものでは、ＤＰＦ再生実行判定時刻の設定は任意で設定可能とし、１９時の作業終了予定であれば１６時程度を設定し、ＤＰＦ再生実行判定は、ＰＭ溜り率の計算ロジックにより１６時でのＰＭ溜り率の算出を行い、８０％以上の場合自動再生を実行させる。

このように、適時刻に自動再生を実行させることにより、ＤＰＦ自動再生中に作業が終了しエンジン停止となることの防止や、翌朝の作業開始時（特に走行移動から始まる）にＰＭ溜り率が９５％以上の強制再生を必要とする状態の防止を可能にすると共に、これらの制御の有効か無効かの選択を設け、有効の場合は時刻設定を設けることによりオペレータに選択の自由度を持たせることができる。

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することができる。

Ｅ コモンレール式ディーゼルエンジン
１ コモンレール
２ レール圧センサ
１２ ターボ過給器
１３ ＤＯＣ
１４ ＤＰＦ
１５ ＤＯＣケース
１６ 排気マニホールド
２７ ＤＯＣケース
２７ａ フランジ

Claims (2)

1. ターボ過給器（１２）を有し排出ガスを浄化するＤＯＣ（１３）とＤＰＦ（１４）を備えたディーゼルエンジンにおいて、ＤＯＣ（１３）を組込収納するＤＯＣケース（１５）を、排気マニホールド（１６）と一体的に形成して設けたことを特徴とするディーゼルエンジン。
2. ターボ過給器（１２）を有し排出ガスを浄化するＤＯＣ（１３）とＤＰＦ（１４）を備えたディーゼルエンジンにおいて、ＤＯＣ（１３）を組込収納するＤＯＣケース（１５）を、排気マニホールド（１６）とターボ過給器（１２）に対し締付け具等により取り付けて設けたことを特徴とするディーゼルエンジン。

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