JP2013155706A - トラクタの排気ガス処理装置付ディーゼルエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】本発明では、排気ガス処理装置を強固で確実にエンジンに搭載する構成を提供することを課題とする。
【解決手段】エンジン本体（２５）の前後に前支持ステー（２６）と後支持ステー（２８）を立設し、該前・後支持ステー（２６），（２８）の上部に平面状の支持ブラケット（２９）を取り付け、該支持ブラケット（２９）に排気ガス処理装置（３０）を搭載し、エンジン本体（２５）からの第一排気管（２３）を排気ガス処理装置（３０）に連通すると共に排気ガス処理装置（３０）からマフラーに通じる第二排気管（４０）を連結して構成したトラクタの排気ガス処理装置付ディーゼルエンジンの構成とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、トラクタのディーゼルエンジンの排気ガス処理装置取付構造に関する。

ディーゼルエンジンの排気ガス処理装置は、排気ガスをディーゼルパキュムレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ」という）を通して排気ガス中の黒煙などの粒子状物質（以下、「ＰＭ」という）を補修し、排気ガス通路に配置した酸化触媒コンバータ（以下、「ＤＯＣ」という）の酸化触媒作用により排気ガス中のＮＯからＮＯ_２を生成し、このＮＯ_２を酸化材としてＤＰＦで捕集したＰＭを焼却して再生処理をしている。

この排気ガス処理装置は、ＰＭを焼却するために高温状態を維持する必要があって、例えば、特開２０１１−２４７２３１号公報に記載の如く、シリンダヘッドの横側面に排気マニホルドを取り付け、この排気マニホルドに排気ガス処理装置を取り付けた構成にしている。

特開２０１１−２４７２３１号公報

前記の従来技術では、排気ガス処理装置を排気マニホルドに取り付けた片持ち構造になっているために、エンジンの振動によって排気マニホルドのシールドが悪くなって排気ガスが漏れ出すことがある。

そこで、本発明では、排気ガス処理装置を強固で確実にエンジンに搭載する構成を提供することを課題とする。

上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。
請求項１に記載の発明は、エンジンＥ本体の前後に前支持ステー２６と後支持ステー２８を立設し、該前・後支持ステー２６，２８の上部に平面状の支持ブラケット２９を取り付け、該支持ブラケット２９に排気ガス処理装置３０を搭載し、エンジン本体２５からの第一排気管２３を排気ガス処理装置３０に連通すると共に排気ガス処理装置３０からマフラーに通じる第二排気管４０を連結して構成したトラクタの排気ガス処理装置付ディーゼルエンジンとした。

この構成で、排気ガス処理装置３０がエンジン本体２５の前後に取り付けた前・後支持ステー２６，２８で強固に取り付けられた支持ブラケット２９で強固に支持されるので、エンジンＥの振動でも排気管が破損したり排気ガス漏れを生じたりすることが無い。

請求項２に記載の発明は、排気ガス処理装置３０を搭載する支持ブラケット２９に、ボンネットカバー２２ａを取り付けるカバー取付ブラケット３３を設けたことを特徴とする請求項１に記載のトラクタの排気ガス処理装置付ディーゼルエンジンとした。

この構成で、ボンネットカバー２２ａが支持ブラケット２９に取り付けられて、ボンネットカバー２２ａの取付構成が簡略になる。
請求項３に記載の発明は、請求項１の構成において、排気ガス処理装置３０を搭載する支持ブラケット２９に、コンプレッサを取り付けるコンプレッサ取付ブラケット３２を設けたことを特徴とする請求項１に記載のトラクタの排気ガス処理装置付ディーゼルエンジンとした。

この構成で、コンプレッサが強固にエンジン本体２５に支持した支持ブラケット２９に取り付けられて、コンプレッサのメンテナンスがやり易くなる。
請求項４に記載の発明は、排気ガス処理装置３０を搭載する支持ブラケット２９に、前輪１２の操舵を行う操舵分流器取付ブラケット３１を設けたことを特徴とする請求項１に記載のトラクタの排気ガス処理装置付ディーゼルエンジンとした。

この構成で、操舵分流器のメンテナンスが支持ブラケット２９上で容易に行える。

請求項１に記載の発明で、排気ガス処理装置３０がエンジン本体２５の前後に取り付けた前・後支持ステー２６，２８で強固に取り付けられた支持ブラケット２９で強固に支持されるので、エンジンＥの振動でも排気管が破損したり排気ガス漏れを生じたりすることが無い。

請求項２に記載の発明で、ボンネットカバー２２ａが支持ブラケット２９に取り付けられて、ボンネットカバー２２ａの取付構成が簡略になる。
請求項３に記載の発明で、コンプレッサが強固にエンジン本体２５に支持した支持ブラケット２９に取り付けられて、コンプレッサのメンテナンスがやり易くなる。

請求項４に記載の発明で、操舵分流器のメンテナンスが支持ブラケット２９上で容易に行える。

トラクタの左側面図である。 蓄圧式燃料噴射装置のシステム構成図である。 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である。 エンジンを左前から見た斜視図である。 エンジンを右前から見た斜視図である。 エンジンを右後から見た斜視図である。 エンジン搭載部の斜視図である。 エンジン搭載部の一部拡大斜視図である。 エンジンの平面図である。 別実施例のエンジン搭載部の斜視図である。 油圧配管の斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に示す実施例を参照しながら説明する。
図１は、トラクタの側面図を示し、このトラクタは、機体の前後に前輪１２、１２と後輪１３、１３を備え、機体前部のボンネット２２内に搭載したエンジンＥの回転動力をトランスミッションケース３５内の変速装置によって適宜減速して、これら前輪１２、１２と後輪１３、１３に伝えるように構成している。

機体中央であってキャビン１４内のハンドルポスト１５にはステアリングハンドル１６が設けられ、その後方にはシート１７が設けられている。ステアリングハンドル１６の下方には、機体の進行方向を前後方向に切り換える前後進レバー１８が設けられている。この前後進レバー１８を前側に倒すと機体は前進し、後方へ倒すと後進する構成である。

機体の後部には、ロータリ等の作業機２１を三点リンクで昇降可能に装着し、トランスミッションケース３５から後方へ突出するＰＴＯ軸７１で作業機２１を駆動する。
また、ハンドルポスト１５を挟んで前後進レバー１８の反対側にはエンジン回転数を調節するアクセルレバー（図示省略）が設けられ、またステップフロア１９の右コーナー部には、同様にエンジン回転数を調節するアクセルペダル２３と、左右の後輪１３、１３にブレーキを作動させる左右のブレーキペダル２４が設けられている。ステップフロア１９の左コーナー部にはクラッチペダル２０が設けられている構成である。

エンジンＥは、蓄圧式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンで、例えば、多気筒ディーゼル機関に適用されるものであるが、ガソリン機関でもよい。そして、蓄圧式燃料噴射装置は、図２に示す如く、噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレール１と、このコモンレール１に取り付けられる圧力センサ２と、燃料タンク３より汲み上げた燃料を加圧してコモンレール１に圧送する高圧ポンプ４と、コモンレール１に蓄圧された高圧燃料をエンジンＥのシリンダー５内に噴射する燃料噴射ノズル６と、前記高圧ポンプ４と燃料噴射ノズル６等の動作を制御する制御装置（ＥＣＵ）７０等から構成される。ＥＣＵとは、エンジンコントロールユニットの略称である。

このように、コモンレール１はエンジンＥの各シリンダー５へ燃料を噴射するものであり、燃料供給圧力を要求された圧力に調整するものである。
前記燃料タンク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に導かれて蓄えられる。

コモンレール１内の高圧燃料は各高圧燃料供給通路９により気筒数分の燃料噴射ノズル６に供給され、ＥＣＵ７０からの指令に基づき、燃料噴射ノズル６が作動して、高圧燃料がエンジンＥの各シルンダー５室内に噴射供給され、各燃料噴射ノズル６での余剰燃料（リターン燃料）は各リターン通路１０により共通リターン通路６８へ導かれ、この共通リターン通路６８から燃料タンク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ＥＣＵ７０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への余剰燃料の共通リターン通路２２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、レール圧力センサ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構成としている。

作業車（農作業機）におけるコモンレール１を有するディーゼルエンジンＥのＥＣＵ７０は、図３に示すように、回転数と出力トルクの関係において走行モードＡと通常作業モードＢ及び重作業モードＣの三種類の制御モードを有する構成としている。

走行モードＡは、エンジン回転数の変動で出力も変動するドループ制御である。農作業を行わず移動走行する場合に使用するものである。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出来るものである。

通常作業モードＢは、負荷が変動してもエンジン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である。通常の農作業を行う場合に使用するものである。例えば、トラクタ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であり、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ときである。

重作業モードＣは、通常作業モードＢと同様に負荷が変動してもエンジン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加え、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ある。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る。例えば、トラクタ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く、効率の良い作業が可能となる。

これらの作業モードＡ，Ｂ，Ｃは、各作業モードＡ，Ｂ，Ｃを切り替え可能な作業モード切換スイッチの操作、又は農作業車（トラクタ、コンバイン、田植機等）の走行変速レバーの変速操作、又は作業クラッチ（トラクタであればロータリであり、コンバインであれば刈取部、脱穀部である）の入り切り操作等によって切り替わるように構成する。

ディーゼルエンジンＥ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Ｅ特有のノック音を低減し、騒音を低減することが可能な構成としている。

このパイロット噴射は、メイン噴射の前に１回又は２回に限定して行われるものであったが、前記コモンレール１の蓄圧式燃料噴射装置を用いることで、エンジンＥ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ようになる。また、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、排ガス中の窒素酸化物の量が減少するようになる。

図４から図６は、エンジンＥの外観図で、エンジン本体２５の上部シリンダヘッド上に、出力軸側の前支持ステー２６と冷却ファン２７側の後支持ステー２８で支持した平板状の支持ブラケット２９を設け、この支持ブラケット２９上に排気ガス処理装置３０を取り付けている。

前支持ステー２６には、前輪１２を操舵する操舵分流器を取り付ける操舵分流器取付ブラケット３１を取り付け、支持ブラケット２９上の前側にコンプレッサを取り付けるコンプレッサ取付ブラケット３２を取り付け、支持ブラケット２９上の後側にボンネット２２のボンネットカバー２２ａを取り付けるカバー取付ブラケット３３を取り付けている。

図１０に示す実施例では、排気ガス処理装置３０を支持架台５３で吊り下げてこの支持架台５１上面にボンネット２２のボンネットカバー２２ａを取り付けるカバー支持部５４とダンパ支持部５５を設け、コンプレッサ６９を取り付け可能にしている。

図７と図８にエンジンＥを車体フレーム３６に搭載した状態を示す。
エンジンＥの前にインタークーラ３７を搭載し、さらに前側にバッテリ３８を搭載する。インタークーラ３７の前上部にエアークリーナ３９を取り付け、このエアークリーナ３９からターボ５０とインタークーラ３７を経て吸気管３４でエンジンＥにエアーを供給する。エアークリーナ３９からターボ５０へ向かうターボ吸気管５１とターボ５０からインタークーラ３７に向かうターボ排気管５２は図９の如く左右に並べて平行に配置して省スペースとしている。ターボ吸気管５１とターボ排気管５２は、一体成型の樹脂成型としても良い。

エンジン本体２５のシリンダー５からターボ５０を駆動して第一排気管２３からＤＰＦとＤＯＣを組み込んだ排気ガス処理装置３０に導入され浄化された排気ガスが第二排気管４０で車体フレーム３６の前下方へ排出される。

図９に示す如く、エンジンＥの上部に設ける排気ガス処理装置３０には、その前面側で排気ガス処理装置３０の上端よりも低い位置に１個の圧力センサ４８と３個の温度センサ４９を設けている。
エンジンＥの右側面にはエンジンフィルタ４１を取り付けている。

車体フレーム３６の右側部に設けるタンク架台４５に燃料タンク４６を搭載し、このタンク架台４５の前側面にプレフィルタ４２とメインフィルタ４３を取り付けたフィルタブラケット４４を取り付けている。フィルタブラケット４４は取付位置を変更可能で、車体フレーム３６にフロントローダ支持アーム４７を取り付ける場合には、下方の位置へ移動する。

図１１は、トランスミッションケース３５の周囲に沿わせて設けるオイル配管を示し、エンジンＥの前左側面にメインポンプ５６とサブポンプ５８を設け、トランスミッションケース３５の後右側面に設けるメインリリフバルブ６０までメインデリバリホース５９をトランスミッションケース３５に沿わせて配管する。メインポンプ５６のメインフランジ５６ａとサブポンプ５８のサブフランジ５８ａは、エンジンＥのタイミングギヤケースを左に回避したサクションパイプ５８で連結し、メインポンプ５６からトランスミッションケース３５の左側面に沿ってメインパイプ６４をリアミッションケースまで配管している。６５はストレーナである。

ステアリングコントローラ６３からパワステシリンダ６２へのパワステホース６６はラジエータブラケットに孔をあけて通している。
６７はオイルクーラへのクーラパイプである。

Ｅ ディーゼルエンジン
２２ａ ボンネットカバー
２３ 第一排気管
２５ エンジン本体
２６ 前支持ステー
２８ 後支持ステー
２９ 支持ブラケット
３０ 排気ガス処理装置
３１ 操舵分流器取付ブラケット
３２ コンプレッサ取付ブラケット
３３ カバー取付ブラケット
４０ 第二排気管

Claims (4)

1. エンジン本体（２５）の前後に前支持ステー（２６）と後支持ステー（２８）を立設し、該前・後支持ステー（２６），（２８）の上部に平面状の支持ブラケット（２９）を取り付け、該支持ブラケット（２９）に排気ガス処理装置（３０）を搭載し、エンジン本体（２５）からの第一排気管（２３）を排気ガス処理装置（３０）に連通すると共に排気ガス処理装置（３０）からマフラーに通じる第二排気管（４０）を連結して構成したトラクタの排気ガス処理装置付ディーゼルエンジン。
2. 排気ガス処理装置（３０）を搭載する支持ブラケット（２９）に、ボンネットカバー（２２ａ）を取り付けるカバー取付ブラケット（３３）を設けたことを特徴とする請求項１に記載のトラクタの排気ガス処理装置付ディーゼルエンジン。
3. 排気ガス処理装置（３０）を搭載する支持ブラケット（２９）に、コンプレッサを取り付けるコンプレッサ取付ブラケット（３２）を設けたことを特徴とする請求項１に記載のトラクタの排気ガス処理装置付ディーゼルエンジン。
4. 排気ガス処理装置（３０）を搭載する支持ブラケット（２９）に、前輪（１２）の操舵を行う操舵分流器取付ブラケット（３１）を設けたことを特徴とする請求項１に記載のトラクタの排気ガス処理装置付ディーゼルエンジン。

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