JP2014009639A - 作業車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】自動再生の禁止を実行した後に、自動再生禁止状態の解除し忘れの防止。
【解決手段】ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)内に堆積しているPM量を検出するPM量検出手段を設け、該PM量検出手段で検出したPM量が所定量以上になると、走行中にDPFの自動再生を行う構成とし、この自動再生を行うときのPM量よりも多くのPM量が検出されると、機体を停車させてDPFの手動再生を行う構成とし、DPFの手動再生を行う手動再生手段を設け、手動再生を行うための条件が揃った状態で該手動再生手段を操作し続けると手動再生を行う構成とし、自動再生を行うための条件が揃った状態で手動再生手段を操作し続けると自動再生を禁止するように構成し、自動再生が禁止された状態で手動再生が必要になると、自動再生禁止が解除されて手動再生が必要な状態を報知するように構成したことを特徴とする作業車両の構成とする。
【選択図】図6
【解決手段】ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)内に堆積しているPM量を検出するPM量検出手段を設け、該PM量検出手段で検出したPM量が所定量以上になると、走行中にDPFの自動再生を行う構成とし、この自動再生を行うときのPM量よりも多くのPM量が検出されると、機体を停車させてDPFの手動再生を行う構成とし、DPFの手動再生を行う手動再生手段を設け、手動再生を行うための条件が揃った状態で該手動再生手段を操作し続けると手動再生を行う構成とし、自動再生を行うための条件が揃った状態で手動再生手段を操作し続けると自動再生を禁止するように構成し、自動再生が禁止された状態で手動再生が必要になると、自動再生禁止が解除されて手動再生が必要な状態を報知するように構成したことを特徴とする作業車両の構成とする。
【選択図】図6
Description
この発明は、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)備えたディーゼルエンジンを搭載した作業車両に関する。
DPFの再生を禁止する再生禁止スイッチを設け、再び再生禁止スイッチを操作することで、DPFの再生禁止を解除する構成である(例えば、特許文献1参照。)。
前述のような技術では、再生をスイッチで禁止する構成があるが、再生禁止のスイッチを入りにした状態のままスイッチの解除(切り)を忘れてしまうと、再生がされない状態が続き、DPF内部がPMで過堆積となってしまうという問題がある。
本発明の課題は、前述のような不具合を解消するディーゼルエンジンを搭載した作業車両を提供することである。
本発明の上記課題は次の構成によって達成される。
すなわち、請求項1記載の発明では、排気ガス中の粒状化物質(PM)を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)を備えたディーゼルエンジンを搭載した作業車両において、ディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)内に堆積しているPM量を検出するPM量検出手段(58),(53)を設け、該PM量検出手段(58),(53)で検出したPM量が所定量以上になると、走行中にディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)の自動再生を行う構成とし、この自動再生を行うときのPM量よりも多くのPM量が検出されると、機体を停車させてディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)の手動再生を行う構成とし、ディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)の手動再生を行う手動再生手段(68)を設け、手動再生を行うための条件が揃った状態で該手動再生手段(68)を操作し続けると手動再生を行う構成とし、自動再生を行うための条件が揃った状態で手動再生手段(68)を操作し続けると自動再生を禁止するように構成し、自動再生が禁止された状態で手動再生が必要になると、自動再生禁止が解除されて手動再生が必要な状態を報知するように構成したことを特徴とする作業車両としたものである。
すなわち、請求項1記載の発明では、排気ガス中の粒状化物質(PM)を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)を備えたディーゼルエンジンを搭載した作業車両において、ディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)内に堆積しているPM量を検出するPM量検出手段(58),(53)を設け、該PM量検出手段(58),(53)で検出したPM量が所定量以上になると、走行中にディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)の自動再生を行う構成とし、この自動再生を行うときのPM量よりも多くのPM量が検出されると、機体を停車させてディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)の手動再生を行う構成とし、ディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)の手動再生を行う手動再生手段(68)を設け、手動再生を行うための条件が揃った状態で該手動再生手段(68)を操作し続けると手動再生を行う構成とし、自動再生を行うための条件が揃った状態で手動再生手段(68)を操作し続けると自動再生を禁止するように構成し、自動再生が禁止された状態で手動再生が必要になると、自動再生禁止が解除されて手動再生が必要な状態を報知するように構成したことを特徴とする作業車両としたものである。
請求項1の作用は、手動再生を行うための条件が揃った状態で手動再生手段(68)を操作し続けると、ディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)の手動再生を行う。自動再生を行うための条件が揃った状態で手動再生手段(68)を操作し続けると、ディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)の自動再生を禁止する。そして、自動再生が禁止された状態で手動再生が必要になると、自動再生禁止が解除されて手動再生が必要な状態を報知する。
請求項2記載の発明では、排気ガス中の粒状化物質(PM)を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)を備えたディーゼルエンジンを搭載した作業車両において、ディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)内に堆積しているPM量を検出するPM量検出手段(58),(53)を設け、該PM量検出手段(58),(53)で検出したPM量が所定量以上になると、走行中にディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)の自動再生を行う構成とし、この自動再生を行うときのPM量よりも多くのPM量が検出されると、機体を停車させてディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)の手動再生を行う構成とし、ディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)の手動再生を行う手動再生手段(68)を設け、前記自動再生を禁止する自動再生禁止手段(69)を設け、該自動再生禁止手段(69)にタイマーを構成し、このタイマーが作動している間のみ自動再生を禁止するように構成したことを特徴とする作業車両としたものである。
請求項2の作用は、自動再生禁止手段(69)にタイマーを構成し、このタイマーが作動している間のみ自動再生を禁止する。
請求項3記載の発明では、前記自動再生禁止手段(69)のタイマーは、任意の時間を設定可能に構成したことを特徴とする請求項2に記載の作業車両としたものである。
請求項3記載の発明では、前記自動再生禁止手段(69)のタイマーは、任意の時間を設定可能に構成したことを特徴とする請求項2に記載の作業車両としたものである。
請求項3の作用は、自動再生禁止手段(69)のタイマーは、任意の時間を設定する。
本発明は上述のごとく構成したので、請求項1記載の発明においては、ディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)の自動再生を禁止した状態の解除し忘れるのを防止できる。
請求項2記載の発明においては、自動再生禁止手段(69)はタイマーを有しているので、自動再生を禁止した状態の解除し忘れるのを防止できる。
請求項3記載の発明においては、請求項2の効果に自動再生禁止時間を任意に設定できるので、自動再生を禁止した状態の解除し忘れるのを防止できる。
請求項3記載の発明においては、請求項2の効果に自動再生禁止時間を任意に設定できるので、自動再生を禁止した状態の解除し忘れるのを防止できる。
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図1は、蓄圧式燃料噴射装置の全体構成図である。蓄圧式燃料噴射装置は、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、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)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。
図1は、蓄圧式燃料噴射装置の全体構成図である。蓄圧式燃料噴射装置は、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、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)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、燃料供給を要求された圧力とするものである。
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。
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、ECU100からの指令に基づき、各シリンダーに燃料噴射ノズル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により共通のリターン通路10へ導かれ、このリターン通路10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への余剰燃料のリターン通路10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ECU100は、図2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できるものである。
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替スイッチの操作、又は農作業車(トラクター、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(トラクター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3は、前述のようなコモンレール1を有するディーゼルエンジンを搭載したトラクターの側面図を示し、図4はその平面図を示している。平面図においては、図3に示すキャビン14を省いた状態を示している。
トラクターは、機体の前後部に前輪12、12と後輪13、13を備え、機体の前部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T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が支持され、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を前側に移動させると機体は前進し、後方へ移動させると後進する構成である。
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25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24L、24R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。
また、主変速レバー26はシート17の左前方部にあり、低速、中速、高速及び中立のいずれかの位置を選択できる副変速レバー27はその後方にあり、さらにその右側にPTO変速レバー28を設けている。さらに、シート17の右側には作業機21(ロータリ等)の高さを設定するポジションレバー29と圃場の耕耘深さを自動的に設定する自動耕深レバー30、これらのレバーの後に作業機21の右上げスイッチ31と右下げスイッチ32が配置され、さらにその後に作業機21の自動水平スイッチ33とバックアップスイッチ34が配置されている。バックアップスイッチ34は、機体が後進時において、作業機21を自動的に上昇させるものである。作業機21は、機体の後方にリンク22で連結されている構成である。トラクターは作業機21を駆動させて機体を走行させることで、圃場内の耕耘等の作業を行なうものである。21aは作業機21を昇降する油圧シリンダーである。
図5はエンジンのシリンダー5内への吸気と排気の模式図であり、4サイクルのディーゼルエンジンの実施例である。過給器TBの吸気タービン36により過給された空気は、エアクリーナー35から吸気タービン36、インタークーラー37を通過して吸気マニホールド38からシリンダー5内へ送られる構成である。39は吸気バルブであり、40はピストンである。48はカムでありロッカーアーム49を介して吸排気バルブ39、41を開閉させるものである。
シリンダー5内で燃焼した排ガスは、排気バルブ41から排気マニホールド42を通過した後、過給器TBの排気タービン45で過給器TBを駆動して排出される構成である。
このディーゼルエンジンは、排気ガスの一部を吸気側に混入させるためのEGR(排気再循環装置)回路44を有している。EGR回路で排気ガスの一部を吸気側に混入させることで酸素量(O2)を減らして、窒素酸化物Noxの発生を低減させるように構成している。ただし、EGR率が上昇しすぎると、逆に酸素量が少なくなって不完全燃焼になるので、燃焼状態によりEGR率を調節する必要がある。この調節は、EGRバルブ43にて行う。EGR回路44は、後述する後処理装置46下流側の排気管55と過給器TBの吸気タービン36上流側の吸入管56との間を接続している。また、EGR回路44の途中にはEGRクーラ57を設ける構成としている。このEGRバルブ43の開閉具合でシリンダー5内への排気ガスの還元量が変化する。
このディーゼルエンジンは、排気ガスの一部を吸気側に混入させるためのEGR(排気再循環装置)回路44を有している。EGR回路で排気ガスの一部を吸気側に混入させることで酸素量(O2)を減らして、窒素酸化物Noxの発生を低減させるように構成している。ただし、EGR率が上昇しすぎると、逆に酸素量が少なくなって不完全燃焼になるので、燃焼状態によりEGR率を調節する必要がある。この調節は、EGRバルブ43にて行う。EGR回路44は、後述する後処理装置46下流側の排気管55と過給器TBの吸気タービン36上流側の吸入管56との間を接続している。また、EGR回路44の途中にはEGRクーラ57を設ける構成としている。このEGRバルブ43の開閉具合でシリンダー5内への排気ガスの還元量が変化する。
排気タービン45を通過後の排気ガスは、後処理装置46を通過してマフラー50から大気中に排出される。後処理装置46は、酸化触媒(DOC)46aとディーゼルパティキュレートフィルター(DPF)46bとから構成されている。
酸化触媒(DOC)は不燃物室を燃焼させるものであり、ディーゼルパティキュレートフィルター(DPF)は粒状化物質(PM)を捕集するためのものである。前記EGRバルブ43と絞り弁47については、ECU100により制御される構成である。後処理装置46はディーゼルパティキュレートフィルター(DPF)46bのみで構成してもよい、酸化触媒(DOC)を設けると不燃物質が燃焼するので、よりクリーンな排気ガスとなる。
DPF46bは、排気ガスの温度が低い状態(低負荷)が長時間続くと、PMが溜まってきて能力の低下が懸念される。そこで、後処理装置46の下手側に絞り弁47を設け、この絞り弁47を絞るとDPF46b内の圧力が高く保持されるので温度も高くなる。これにより、高い温度の影響により、DPF46bの再生が可能となる。即ち、高い温度の排気ガスがDPF46bを通過すると、DPF46b内に存在しているPMが焼き飛ばされることでDPF46bが再生される。
DPF46bを再生させるためのDPF再生運転としては、EGRバルブ43と絞り弁47の両方を絞る。そして、燃料噴射タイミングのリタード(遅角)と合わせてDPF46b内のガス温度を上昇させ、DPF46bが再生に入るようにする。これにより、燃料のアフター噴射(排気ガス温度を上昇させるため)が不要となったり、アフター噴射の回数を減らすことができるようになるので、燃料消費量を抑制できて環境にもよい。
このようなDPF再生運転を行うための条件としては、後処理装置46の上手側に圧力センサ52を設け、後処理装置46の下手側にも圧力センサ53を設け、この圧力差が所定値以上になるとDPF46b内にPMが蓄積して抵抗となっている状態なので、DPF再生運転を行うようにする。また、圧力センサ52の替わりにDOC46aとDPF46bとの間に圧力センサ58を設ける構成としてもよい。
また、DPF再生運転に入った状態が長時間続くと、過熱状態となってしまいDPF46bが損傷してしまう。そこで、後処理装置46の下手側に温度センサ59を設け、この温度センサ59の値が所定値を超えるとDPF再生運転を止めて通常運転に戻るようにする。
通常の運転は、EGRバルブ43と絞り弁47を同時に制御してEGR量を適宜コントロールするようにする。特に、絞り弁47を有することで、DPF46b内のガス温度を高く保持することができるようになる。
前述のような構成としたことで、吸気スロットルが不要となる。即ち、過給器付き機関では吸気側圧力が高いので、EGRガス量を確保するために排気絞り弁または吸気スロットルを設け、EGRバルブと連動した制御が必要となるが、このようなシステムが不要となる。
また、DPF46b下流の排気ガスを取り出すために、過給器TBの汚れに伴う性能劣化を生じることを防止できるようになる。そして、EGRガスはEGRクーラ57で冷却されるため、NOx低減に対して効果が大きくなる。
前述したように、DPFの再生運転を行なうDPF強制再生モードにおいては、排気絞り弁47を絞り、ON−OFF制御によってEGRバルブ43を全閉とするように構成する。したがって、排気ガスの還元が行なわれないのでNOが増加し、このNOが酸化触媒(DOC)46aによってNO2に転換され、DPF46bの再生が促進されるようになる。
また、DPF46bの強制再生中において、エンジン回転がローアイドルに移行した場合は、前記EGRバルブ43を全開とする。DPF46bの下流側には温度センサ59を設けているので、この温度センサ59による検出値が所定値以上に上昇したことも条件に加えるようにしてもよい。
前記絞り弁47を絞ってDPF46bの強制再生を行なう場合において、エンジン回転数を低い回転数にして供給酸素量を増加させるとともに、排気ガス流速が減少することで温度を上昇しやすくしていた。ところが、再生中にエンジン回転数がローアイドルまたはその近傍に変更された場合、供給酸素量の増加と流速の減少により、煤が急速に燃焼してしまう。その結果、温度が急速に上昇してDPF46bが損傷してしまう可能性がある。そこで、最高温度が許容温度を超えないようにする煤を管理する必要がある。
このために、温度センサ59が所定値を超えると、エンジン回転数を中速域まで上昇させるように構成する。これにより、排気ガスの流速が速くなるので最高温度が下がり、DPF46bの損傷を防止できるようになる。また、前記温度センサ59の所定値の値を限界値近傍で制御すると、DPF46bの再生を効率よく行なうことができるようになる。
前記エンジン回転数を中速域まで上昇させるにあたり、一旦最高回転数まで上昇させ、その後中速域まで減速させるように構成してもよい、これにより、一旦排気ガスが最高速度で流れるので、予熱などでDPF46bが加熱されてしまって閾値の温度を超えてしまうことを防止できるようになる。
また、DPF46bの強制再生中において、前述のようにエンジン回転数をローアイドルに移行するときにおいて、ポスト噴射を中断し、その後エンジン回転数を最高回転数まで上昇させ、中速域に移行する段階でポスト噴射を再開する構成とする。これにより、排気ガス温度の急激な上昇が抑制できるので、DPF46bの損傷を防止できるようになる。
DPF46b前後の差圧が所定値以上になった場合、作業後に運転者がDPF46bの再生モードを選択スイッチ67で選択することで、自動でDPF46bの再生を行い、DPF46b再生後は自動でエンジンを停止するように構成する。DPF46b前後の差圧を圧力センサ58、53で監視する。エンジン停止直前のDPF46b前後差圧が所定値以上であると、警告ランプやアラームで報知し、運転者は自らDPF46bの再生を行なうスイッチ(図示せず)を操作する。
そして、エンジンキーが切りの位置になっても、前記再生モードを選択していることで、エンジンはアイドリング状態で回転を維持し、DPF46bの再生を実行する。DPF46b前後の差圧が所定値以下になると、エンジンを自動で停止する。
これにより、作業終了後であっても自動でDPF46bの再生、エンジン停止が可能となるために、運転者は本機から離れて他の作業ができるようになる。
DPF46bの再生を行なうときには、図5に示すように、吸気側の空気を管路61からDPF46bの上流側に送るように構成してもよい。即ち、DPF46bの再生を行なうときには、バルブ60を開いて酸素量の多い過給器TB上流側の吸気側の空気をDPF46bの上流側に送るように構成してもよい。これにより、再生効率が向上するようになる。
DPF46bの再生を行なうときには、図5に示すように、吸気側の空気を管路61からDPF46bの上流側に送るように構成してもよい。即ち、DPF46bの再生を行なうときには、バルブ60を開いて酸素量の多い過給器TB上流側の吸気側の空気をDPF46bの上流側に送るように構成してもよい。これにより、再生効率が向上するようになる。
また、DPF46bの温度を温度センサ62、59で監視し、3段階のステップで再生時の昇温を確認するようにしてもよい。まず、吸気の絞り(図示せず)を行い、この吸気の絞り状態での昇温確認を行う。次に、第一ポスト噴射を行って昇温を確認する。この時点で、DPF46bの前後温度が250度に達していなければ第二ポスト噴射を行っても更なる温度上昇は見込めないので、一旦再生を中断するようにする。もちろん、250度以上であれば第二ポスト噴射を行ってDPF46bの再生を行なうようにする。
図5に示しているように、DPF46bの下流側には空燃比センサ63を設けている。ポスト噴射を行なってDPF46bの再生を行なう場合、燃料噴射量が多くなりすぎると燃費が悪化し、少ないと温度が上昇しなくて再生ができなくなる。そこで、空燃比センサ63の値をECU100にフィードバックして噴射量を決める構成とする。これにより、適切な燃費となるとともに、DPF46bの再生の可能となる。また、前記空燃比センサ63の替わりに吸気マニホールド内の圧力値をフィードバックするように構成してもよい。
前述のようなDPF46bの再生を行なうにあたり、複数気筒の場合、一部の気筒の燃焼を停止するように構成してもよい。このように、一部気筒の燃焼を停止することで、エンジンのフリクションは同一でもシリンダーあたりの負荷を増やして排気温度を上昇させるようにしてもよい。
DPF46bの再生には、自動再生と手動再生(強制再生)がある。自動再生と手動再生を実施する際のDPF46b内のPM量のしきい値は、手動再生の方が高い。自動再生は作業走行中でも路上走行中でも可能であり、PM堆積量が約70%を超えると自動的に自動再生行う構成とする。また、手動再生(強制再生)においては、停車した状態で行う必要があり、PM堆積量が約80%を超えると手動再生の実行を促す(警報ランプの点灯、液晶表示等)構成としている。自動再生に入っても運転条件により排気ガス温度が上昇しないことがあるので、DPFの再生ができないことがあるために、手動再生(強制再生)の領域に入ってしまうことがある。
手動再生に入った後に手動再生を行わない状態が続くとPMが過堆積状態となってしまい、DPFを外してメンテナンスをしたり、最悪の場合DPFが破損する可能性がある。このため、手動再生領域に入ったことを作業者に知らせることが重要である。
手動再生領域に入ると、機体の走行を停止してDPFの手動再生ボタン68(機体の任意の位置に設置)を所定時間以上(約2秒)押すことで手動再生を行う構成としている。また、図6のフローチャートに示しているように、手動再生ボタン68をさらに長い時間(約5秒)以上押すことで、自動再生を禁止する構成としている。この構成では、手動再生領域に入っている状態で手動再生ボタン68を5秒以上押しても、自動再生の禁止とはならない。また、自動再生領域では手動再生ボタン68を押しても手動再生は実施しない構成である。
自動再生禁止のスイッチを別に設けると、解除し忘れによるPMの過堆積の危険性あるが、このような問題の発生を防止できる。また、自動再生禁止のスイッチを入り状態としてから、このスイッチを解除(切り)するのを忘れても、DPF内のPM量が手動再生の領域に入ると解除され、手動再生が必要になることが報知されるので、過堆積になるのを防止できる。
図7は手動再生ボタン(スイッチ)68に加えて、自動再生を禁止するための自動再生禁止ダイヤルスイッチ69を設ける構成である。手動再生ボタン(スイッチ)68を所定時間(約3秒以上)押し続けると、手動再生を開始し、再び所定時間(約10秒以上)押し続けると、手動再生を禁止する構成としている。そして、手動再生ボタン(スイッチ)68とCPU200との間の直列ラインに自動再生禁止ダイヤルスイッチ69を設ける構成としている。しかも、ダイヤルの回し量で任意時間を設定できる構成としている。
これにより、任意時間、自動再生の禁止を設定でき、自律的にカウントダウンするので切り忘れを防止でき、PMの過体積の危険性を回避できる。
図8はトラクタの平面図であるが、機体前部のフレーム70に超音波センサ71を設け、所定距離以内(約1m)に障害物があるときには、手動再生を牽制する構成とする。DPFの再生時には、排気ガス温度が高くなるので、納屋などで手動再生を実施すると火災のリスクがあるが、このような問題を防止できる。前記超音波センサ71の替わりに別のセンサを用いてもよいし、センサの取付位置も別の場所でもよい。
図8はトラクタの平面図であるが、機体前部のフレーム70に超音波センサ71を設け、所定距離以内(約1m)に障害物があるときには、手動再生を牽制する構成とする。DPFの再生時には、排気ガス温度が高くなるので、納屋などで手動再生を実施すると火災のリスクがあるが、このような問題を防止できる。前記超音波センサ71の替わりに別のセンサを用いてもよいし、センサの取付位置も別の場所でもよい。
図5に示しているように、正常な組み付けでは、上流側にDOC46aを設け、下流側にDPF46bを設ける構成としているので、DOC46aで排気ガス温度が上昇することで、DPF46b内のPMが焼き飛ばされてDPF46bの再生ができる。したがって、正常な組み付けでは、DOC46aの入口よりも、DPF46bの入口のほうが排気ガス温度が高くなる。
しかし、DPF46bの入口よりも、DOC46aの入口温度が高くなるような状況(200度以上の差)があれば、DPF46bとDOC46aの組み付け順番を誤組していることになるので、警報等で報知する構成とする。これにより、DPFの再生不良やDPF、DOCの損傷を防止できるようになる。
前述したように、DPFの再生には排気温度が高いことが条件となるが、DPFの自動再生を行うときにおいて、排気ガス温度が低い場合には自動再生の実施を保留とすることで、ポスト噴射などで余分な燃料を使用するのを抑制できる。そして、トラクタにおいては、負荷の大きい作業(例えば耕うん作業)を行うときには、ポスト噴射を行わなくても排気ガス温度が高くなるので、特定の作業(耕うん作業など)を行うときにおいてのみ、自動再生を許可する構成とする。このフローチャートを図9に示している。
また、耕うん作業中であっても、土質などの影響で負荷があまり作用せず、排気ガス温度が上昇しないこともあるので、実際に排気ガス温度を測定し、再生に必要な排気ガス温度よりも低い状態であれば、図10に示すように、耕うん深さを深くし、作業速度を速くし、PTO回転数を上昇させる構成とする。これら全ての条件を変更する必要はない。また、いずれか一つを各々実施してみて、負荷の上昇が大きくものを最初に選択するようにしてもよい。排気ガス温度が所定温度まで上昇すればよい。これにより、再生時間が短縮し、ポスト噴射を行わない場合は燃料消費量も低減する。
トラクタでの耕うん作業においては、圃場内を旋回して次工程(復路)に移行する際には、機体後部に装着している作業機(ロータリ)21を上昇させる構成としているが、上昇時には負荷が抜けるためエンジン回転が上昇し、このエンジン回転を低下させる制御が開始される。
このようなエンジン回転の変動により、DPF内にPMが溜り易くなるので、エンジン回転の変化率を小さくなるように制御することで、DPF内のPM堆積量が抑制される。具体的には、作業機(ロータリ)を上昇させるときに、エンジン回転数の上昇を見越した分、燃料噴射量を少なくなるようにする。これにより、PMの発生量を抑制できる。また、作業機(ロータリ)を上昇させるときに、エンジン回転数の下降を見越した分、燃料噴射量を多くなるようにする。
図11に示すラインL1は、横軸がエンジン回転数で、縦軸が出力のエンジン性能曲線を示している。また、領域S1は低燃費ゾーンであり、領域S2と領域S3は、PM排出量が多いゾーンである。そして、低燃費ゾーンとPM排出量が多いゾーンとが重なっている領域S4,S5がある。この領域S4とS5については、低燃費ゾーンではあるものの、PM排出量が多いのでポスト噴射を用いたDPFの再生が必要となるため、結局燃費が悪くなるという状態となる。運転者に低燃費領域での運転中であることを知らせる低燃費ランプを点灯させる際に、低燃費領域S1からPM排出量が多い領域であるS4とS5を除いた領域にあるときにのみ、低燃費ランプを点灯させる構成とする。これにより、低燃費状態であることを正確に把握することができる。
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可能である。
PM 粒状化物質
46b ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)
53 PM量検出手段(圧力センサ)
58 PM量検出手段(圧力センサ)
68 手動再生手段(手動再生ボタン)
69 自動再生禁止手段(自動再生禁止ダイヤルスイッチ)
46b ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)
53 PM量検出手段(圧力センサ)
58 PM量検出手段(圧力センサ)
68 手動再生手段(手動再生ボタン)
69 自動再生禁止手段(自動再生禁止ダイヤルスイッチ)
Claims (3)
- 排気ガス中の粒状化物質(PM)を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)を備えたディーゼルエンジンを搭載した作業車両において、ディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)内に堆積しているPM量を検出するPM量検出手段(58),(53)を設け、該PM量検出手段(58),(53)で検出したPM量が所定量以上になると、走行中にディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)の自動再生を行う構成とし、この自動再生を行うときのPM量よりも多くのPM量が検出されると、機体を停車させてディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)の手動再生を行う構成とし、ディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)の手動再生を行う手動再生手段(68)を設け、手動再生を行うための条件が揃った状態で該手動再生手段(68)を操作し続けると手動再生を行う構成とし、自動再生を行うための条件が揃った状態で手動再生手段(68)を操作し続けると自動再生を禁止するように構成し、自動再生が禁止された状態で手動再生が必要になると、自動再生禁止が解除されて手動再生が必要な状態を報知するように構成したことを特徴とする作業車両。
- 排気ガス中の粒状化物質(PM)を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)を備えたディーゼルエンジンを搭載した作業車両において、ディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)内に堆積しているPM量を検出するPM量検出手段(58),(53)を設け、該PM量検出手段(58),(53)で検出したPM量が所定量以上になると、走行中にディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)の自動再生を行う構成とし、この自動再生を行うときのPM量よりも多くのPM量が検出されると、機体を停車させてディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)の手動再生を行う構成とし、ディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)の手動再生を行う手動再生手段(68)を設け、前記自動再生を禁止する自動再生禁止手段(69)を設け、該自動再生禁止手段(69)にタイマーを構成し、このタイマーが作動している間のみ自動再生を禁止するように構成したことを特徴とする作業車両。
- 前記自動再生禁止手段(69)のタイマーは、任意の時間を設定可能に構成したことを特徴とする請求項2に記載の作業車両。
Priority Applications (1)
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JP2012147273A JP2014009639A (ja) | 2012-06-29 | 2012-06-29 | 作業車両 |
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2012
- 2012-06-29 JP JP2012147273A patent/JP2014009639A/ja active Pending
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