次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。初めに図1から図5を参照して、本実施形態のエンジン100の基本的な構成について説明する。エンジン100は、ディーゼルエンジンであり、トラクタ等の農業機械及びスキッドステアローダ等の建設機械等に搭載される。
図1及び図2に示すように、エンジン100の下部には、オイルパン1が配置されている。オイルパン1は、エンジンオイルを貯めておくための容器状の部品である。オイルパン1の上側には、シリンダブロック2が配置されている。シリンダブロック2の内部には、ピストン及びクランクシャフト等が配置される。シリンダブロック2の上側には、シリンダヘッド3が配置されている。シリンダヘッド3には、燃焼室へ燃料を噴射するインジェクタ等が取り付けられる。
シリンダブロック2の側面には、冷却ファン4が配置されている。冷却ファン4は、多数の羽根を有しており、これらを回転させることで風を発生させることができる。また、冷却ファン4に対面する位置には、ラジエータ5が配置されている。ラジエータ5は、冷却水を循環させるための循環経路を有している。冷却ファン4は、ラジエータ5に風を当てることで、冷却水を冷却することができる。なお、図4のブロック図に示すように、エンジン100は、冷却水の温度を検出してECU(Engine Control Unit)80へ出力する冷却水温度センサ81を備える。
ECU80は、図4に示すように、制御部80aと、記憶部80bと、を備える。制御部80aは、図略のCPU等から構成されている。制御部80aは、図4に示すように、センサ群の様々なセンサからの情報に基づいて、アクチュエータ群の様々なアクチュエータに制御指令を送り、エンジン100を動作させるための各種のパラメータ(例えば、燃料噴射量や、空気吸入量や、排気ガス還元量等)を制御する。
記憶部80bは、図略のROM及びRAM等から構成される。記憶部80bは、各種プログラムを記憶するとともに、エンジン100の制御に関して予め設定された複数の制御情報を記憶している。
シリンダブロック2の側面のうち、冷却ファン4の反対側の側面には、フライホイールハウジング6が配置されている。フライホイールハウジング6の内部には、フライホイールが配置されている。エンジン100の動力は、フライホイールから取り出される。
図1から図3に示すように、エンジン100は、吸気系の部材として、吸入部11と、過給機12と、吸気管接続部13と、吸気スロットル(吸気絞り装置)14と、吸気マニホールド15と、を備える。
吸入部11は、後述のエアクリーナを介して、外部から気体を吸入する。なお、図4に示すように、エンジン100は、大気圧を検出してECU80へ出力する大気圧センサ82を備える。
過給機12は、図3に示すように、タービンホイール12a及びコンプレッサホイール12bを備える。タービンホイール12aは、排気ガスを利用して回転するように構成されている。コンプレッサホイール12bは、タービンホイール12aと同じシャフト12cに接続されており、タービンホイール12aの回転に伴って回転する。このようにコンプレッサホイール12bが回転することにより、空気を圧縮して強制的に吸気を行うことができる。
過給機12によって吸入された気体は、図略の吸気管、図2に示す吸気管接続部13、図3に示す吸気スロットル14を介して、吸気マニホールド15に供給される。吸気スロットル14は、スロットルバルブを備えている。吸気スロットル14は、スロットルバルブの開度を調整することで、吸気マニホールド15(即ち燃焼室)に供給される気体の量を変化させることができる。スロットルバルブの開度は、ECU80によって制御される。
吸気マニホールド15は、供給された気体をシリンダ数に応じた数(本実施形態では4つ)に分けて燃焼室へ供給する。また、吸気マニホールド15には、図3に示すように、吸気温度センサ84が取り付けられている。吸気温度センサ84は、吸気マニホールド15内の気体の温度を検出してECU80へ出力する。
図2に示すように、吸気マニホールド15の下方にはコモンレール22が配置されている。コモンレール22は、燃料ポンプ21から供給された燃料を高圧で蓄え、シリンダヘッドに配置されたインジェクタ23(燃料噴射装置、図3を参照)へ供給する。
インジェクタ23は、所定のタイミングで燃焼室に燃料を噴射する。インジェクタ23は、図5に示すように上死点(TDC)の近傍でメイン噴射を行うように構成されている。また、インジェクタ23は、このメイン噴射の直前に騒音低減のためのプレ噴射を行ったり、プレ噴射の更に前のタイミングでNOx低減及び騒音低減のためのパイロット噴射を行ったりすることができる。また、インジェクタ23は、メイン噴射の直後にPMの低減及び排気ガスの浄化促進及び温度上昇を目的としたアフター噴射を行ったり、アフター噴射の更に後のタイミングで温度上昇等を目的としたポスト噴射を行ったりすることができる。なお、インジェクタ23は、インジェクタ電磁弁24(図4を参照)を備える。インジェクタ電磁弁24は、ECU80の指示に応じたタイミングで開閉することにより、燃焼室に燃料を噴射する。
燃焼室に噴射された燃料が燃焼することにより、ピストンを上下に駆動させて、クランクシャフトを回転させることができる。なお、エンジン100は、エンジン回転数(回転速度、所定時間あたりの回転数)を検出するエンジン回転数検出センサ83を備える。エンジン回転数検出センサ83は、検出したエンジン回転数をECU80へ出力する。
また、図1から図3に示すように、エンジン100は、排気マニホールド31と、EGR装置32と、排気ガス浄化装置40と、を備える。
排気マニホールド31は、複数の燃焼室で発生した排気ガスをまとめて過給機12のタービンホイール12aへ供給する。また、排気マニホールド31には、排気温度センサ85が取り付けられている。排気温度センサ85は、排気マニホールド31内の気体の温度を検出してECU80へ出力する。排気マニホールド31を通過した気体は、一部がEGR装置32へ供給されるとともに、残りが排気ガス浄化装置40へ供給される。
EGR装置32は、EGRクーラ33と、EGR管34と、EGRバルブ35と、を備えている。EGRクーラ33は、吸気系へ還流される排気ガスを冷却する。EGR管34は、EGRクーラ33が冷却した排気ガスを吸気系へ還流する。また、EGR装置32は、EGRバルブ35の開度を調整することで、吸気マニホールド15に供給される排気ガスの量を変化させることができる。EGRバルブ35のバルブ開度は、ECU80によって制御される。
排気ガス浄化装置40は、DPF装置50と、SCR装置60と、を備える。エンジン100は、排気ガス浄化装置40の支持及び固定を行う部材として、支持台41と、ケース固定体42と、ケース締結バンド43と、を備える。
支持台41は、シリンダヘッド3の上部に配置され、縁が下方に折り曲げられた矩形状の部材である。ケース固定体42は、支持台41の上部に配置され、DPF装置50及びSCR装置60の下方に接触する。ケース締結バンド43は、ケース固定体42に取り付け可能に構成された可撓性を有する部材である。ケース固定体42及びケース締結バンド43でDPF装置50及びSCR装置60を挟み込むことで、DPF装置50及びSCR装置60が固定される。
DPF装置50は、排気ガスに含まれる粒子状物質(particulate matter、PM)を除去する。DPF装置50は、DPFケース51と、酸化触媒52と、フィルタ53と、を備える。
DPFケース51は、略円筒状の中空の部材であり、内部に酸化触媒52及びフィルタ53が配置される。酸化触媒52は、白金等で構成されており、排気ガスに含まれる未燃燃料、一酸化炭素、一酸化窒素等を酸化(燃焼)するための触媒である。フィルタ53は、例えばフォールフロー型のフィルタとして構成されており、酸化触媒52で処理された排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集する。
また、DPFケース51には、酸化触媒温度センサ86と、フィルタ温度センサ87と、差圧センサ88と、が取り付けられている。酸化触媒温度センサ86は、DPFケース51の入口近傍(酸化触媒52の排気上流側)の温度を検出してECU80へ出力する。フィルタ温度センサ87は、酸化触媒52及びフィルタ53の間(フィルタ53の上流側)の温度を検出してECU80へ出力する。差圧センサ88は、フィルタ53の上流側(酸化触媒52の下流側)と、フィルタ53の下流側の圧力差を検出してECU80へ出力する。
DPF装置50を通過した排気ガスは、DPF出口管44、尿素混合管45、及びSCR入口管46を経由して、SCR装置60へ送られる。DPF出口管44は、DPF装置50の下流側の端部と接続されている。DPF出口管44には、排気ガスのNOx濃度を検出する上流NOxセンサ89が取り付けられている。上流NOxセンサ89は、検出したNOx濃度をECU80へ出力する。
尿素混合管45は、DPF出口管44と略直角をなすように接続されている。尿素混合管45の長手方向は、DPF装置50及びSCR装置60の長手方向と平行である。尿素混合管45の上流側の端部近傍には、尿素水噴射部47が取り付けられている。尿素水噴射部47は、尿素水を噴射する尿素水噴射ノズル47aと、尿素水噴射ノズル47aに尿素水を供給する尿素水噴射管47bと、を備える。尿素混合管45に尿素水を噴射することで、尿素が加水分解してアンモニアが発生する。
なお、尿素水噴射部47は、DCU(Dosing Control Unit)95によって、尿素水の噴射の有無及び噴射量が制御されている。DCU95は、例えば排気ガスの温度が、尿素がアンモニアに加水分解する温度を経過したときに、尿素水の噴射を開始する。なお、1つの制御装置がECU80及びDCU95の機能を有していても良い。
SCR装置60は、SCR入口管46を介して導入された排気ガスに含まれるNOxを除去する。SCR装置60は、SCRケース61と、SCR触媒62と、スリップ触媒63と、を備える。
SCRケース61は、略円筒状の中空の部材であり、内部にSCR触媒62及びスリップ触媒63が配置される。SCR触媒62は、アンモニアを吸着するセラミック等の素材で構成されている。尿素水噴射部47が尿素水を噴射することで生成されたアンモニアはSCR触媒62に吸着する。排気ガスに含まれるNOxは、アンモニアを吸着したSCR触媒62に触れることで還元され、窒素と水に変化する。
スリップ触媒63は、アンモニアを酸化させる白金等の触媒であり、アンモニアを酸化させて窒素と水に変化させる。スリップ触媒63は、SCR触媒62から脱離したりSCR触媒62に吸着されなかったアンモニアが外部に放出されることを防止する触媒である。排気ガスは、スリップ触媒63を通過した後に所定の排気管を通った後に外部へ放出される。以上のように尿素水噴射部47及びSCR触媒62を備えることで、排気ガスに含まれるNOxを除去することができる。
また、SCR触媒62の上流側には、SCR触媒温度センサ90が取り付けられている。SCR触媒温度センサ90は、SCR触媒62の直ぐ上流の温度(以下、SCR触媒温度)を検出してECU80へ出力する。なお、SCR触媒温度の検出方法は任意であり、SCR触媒62の下流に温度センサを設けてその検出値を用いても良いし、上流及び下流に温度センサを設けてそれらの検出値の平均値等を用いても良い。また、これらの温度センサから得られた検出値をエンジン運転状態等に基づいて補正しても良い。
また、スリップ触媒63の下流側には、下流NOxセンサ91が取り付けられている。下流NOxセンサ91は、検出したNOx濃度をECU80へ出力する。
次に、通常モードとSCRヒーティングモードについて説明する。初めに、図6を参照して通常モードとSCRヒーティングモードで行われる処理の違いについて説明する。
上述したように、SCR触媒温度が低い場合、SCR触媒62が排気ガス中のNOxを十分に除去できないことが知られている。そのため、本実施形態のエンジン100は、通常モードに加え、SCR触媒温度を効果的に上昇させるSCRヒーティングモードを有している。SCRヒーティングモードとは、インジェクタ23、吸気スロットル14等を制御することで、排気ガスの温度(ひいてはSCR触媒温度)を上昇させるモードである。
図6には、各モードで具体的に行われる処理が記載されている。通常モードでは、プレ噴射とメイン噴射が行われる。一方、SCRヒーティングモードでは、プレ噴射及びメイン噴射に加え、リタード制御(メイン噴射の噴射時期を遅らせる制御)、アフター噴射、及びポスト噴射が行われ、更に、吸気スロットル14を制御して外気の吸入量を低減させる処理が行われる。
リタード制御、アフター噴射、及びポスト噴射を行うことで、エンジン100の出力に直接寄与しないエネルギーが増えるため、排気ガスの温度を上昇させることができる。なお、リタード制御を行う場合、燃焼室での燃焼が不安定となる可能性がある。
しかし、ポスト噴射は、メイン噴射から少し遅れたタイミングで燃料を噴射するため、メイン噴射の燃焼に影響を与えにくいので、排気ガスの温度を適切に上昇させることができる。更に、SCR装置60がシリンダブロック2から離れた位置に配置されていたとしても、SCR触媒温度を効果的に上昇させることができる。
また、吸気スロットル14を制御して外気の吸入量を低減させることで、排気ガスの熱容量を下げることができるので、SCR触媒の温度をより早く上昇させることができる。なお、図6に示す表は一例であり、SCRヒーティングモードにおいて通常モードよりも排気ガスを昇温させることができるのであれば、それぞれのモードで行う処理を適宜変更することができる。
また、本実施形態では、各処理のパラメータ(具体的には、リタード制御のリタード量、アフター噴射及びポスト噴射の噴射時期及び噴射量、吸気スロットルの絞り量)は、原則として一定である。これにより、噴射量やリタード量を状況に応じて変更する構成と比較して、SCRヒーティングモード中の処理量を低減することができる。
更に、本実施形態では、通常モードとSCRヒーティングモードを明確に切り分けているので、例えば特許文献1のようにSCR触媒のヒーティングが不要な場合でもリタード量を算出する構成と比較して、処理を簡単にすることができる。
次に、図7から図9を参照して、通常モードとSCRヒーティングモードとを切り替える処理について説明する。
SCRヒーティングモードを用いることで、SCR触媒温度を効果的に上昇させることができるので、NOxの排出量を低減することができる。しかし、SCRヒーティングモードでは、排気ガスの温度を上昇させるために燃料を消費するため、燃料消費量が増加してしまう。従って、通常モードとSCRヒーティングモードとを適切なタイミングで切り替えることが好ましい。
この点、本実施形態では、図7で示すような様々な指標に基づいて通常モードとSCRヒーティングモードとを切り替える。以下、具体的に説明する。なお、本実施形態では、S101からS106で示す条件を全て満たした場合にSCRヒーティングモードを行う構成であるが、一部の条件が満たされた場合にSCRヒーティングモードを行う構成とすることもできる。
S101では、大気圧に基づく条件が設定されている。これは、標高が高い場合(即ち大気圧が低い場合)に排気ガスの規制が緩くなることを考慮したものである。ECU80は、大気圧センサ82が検出した大気圧が、S101で示す条件を満たすか否か判定する。ECU80は、S101の条件を満たさないと判定した場合は通常モードを用い(S108)、S101の条件を満たすと判定した場合は、S102の処理を行う。
S102では、吸気温度に基づく条件が設定されている。これは、寒冷地の場合(即ち吸気温度が低い場合)に排気ガスの規制が緩くなることを考慮したものである。ECU80は、吸気温度センサ84が検出した吸気温度が、S102で示す条件を満たすか否か判定する。ECU80は、S102の条件を満たさないと判定した場合は通常モードを用い(S108)、S102の条件を満たすと判定した場合は、S103の処理を行う。なお、大気圧及び吸気温度は、「周囲の環境に関する値」に該当する。
S103では、冷却水温度に基づく条件が設定されている。これは、排気ガスの温度が低い場合に冷却水の温度が上がりにくいことを考慮したものである。ECU80は、冷却水温度センサ81が検出した冷却水温度が、S103で示す条件を満たすか否か判定する。ECU80は、S103の条件を満たさないと判定した場合は通常モードを用い(S108)、S103の条件を満たすと判定した場合は、S104の処理を行う。
S104では、エンジン運転状態(具体的には燃料噴射量及びエンジン回転数)に基づく条件が設定されている。これは、エンジン運転状態に応じて排気ガスの温度が推測できることを考慮したものである。なお、例えばエンジン回転数が急激に低下した場合等では、エンジン運転状態から求まる排気ガスの温度と、実際の排気ガスの温度がズレることがある(温度が低下するまでタイムラグがある)ので、経過時間に関する条件も設定されている。ECU80は、設定した燃料噴射量、エンジン回転数検出センサ83が検出したエンジン回転数、及び経過時間が、S104で示す条件を満たすか否か判定する。ECU80は、S104の条件を満たさないと判定した場合は通常モードを用い(S108)、S104の条件を満たすと判定した場合は、S105の処理を行う。
S105では、エンジン始動完了後の経過時間に基づく条件が設定されている。これは、エンジン100の始動直後は、エンジン100の温度が低いことを考慮したものである。本実施形態では、エンジン回転数が所定以上となった場合に始動完了と判定する。ECU80は、始動完了と判定してからの経過時間が、S105の条件を満たすか否か判定する。ECU80は、S105の条件を満たさないと判定した場合は通常モードを用い(S108)、S105の条件を満たすと判定した場合は、S106の処理を行う。
S106では、SCR触媒温度に基づく条件が設定されている。ECU80は、SCR触媒温度センサ90が検出したSCR触媒温度が、S106で示す条件を満たすか否か判定する。ECU80は、S106の条件を満たさないと判定した場合は通常モードを用い(S108)、S106の条件を満たすと判定した場合は、SCRヒーティングモードを用いてヒーティングを行う(S107)。
上記で説明した条件を満たすか否か判定する方法は任意であり適宜変更できる。例えば、大気圧センサに代えてGPS受信機を用いて高度を計測しても良い。また、エンジン100の始動完了を始動からの時間に基づいて定めても良い。
図7に示した条件の数値は一例である。また、条件に応じて条件の数値を変更しても良い。例えば、外気温度(吸気温度)が低い場合は始動完了後の経過時間を長くしても良い。また、高度(大気圧)及び外気温度(吸気温度)に基づいてSCR触媒温度の条件を変化させても良い。
次に、図8及び図9を参照して、SCR触媒温度のみに基づいてモードの切替えを行う場合において、モードを切り替えるための温度(以下モード切替温度)が2種類設定された例について説明する。
仮に、通常モードからSCRヒーティングモードへのモード切替温度と、SCRヒーティングモードから通常モードへのモード切替温度と、が同じである場合、モード切替温度の近傍で温度が上下した場合は、モードが頻繁に切り替わってしまう。
そのため、本実施形態では、図8に示すように、通常モードからSCRヒーティングモードへのモード切替温度は200℃とし、SCRヒーティングモードから通常モードへのモード切替温度は240℃とした。以下、具体的な処理を説明する。
ECU80は、通常モード中である場合(図9のS201でYesの場合)、SCR触媒温度が200℃以下であれば(S202でYesの場合)、SCRヒーティングモードへ移行する(S203)。一方、ECU80は、SCRヒーティングモード中である場合(図9のS201でNoの場合)、SCR触媒温度が240℃以上であれば(S204でYesの場合)、通常モードへ移行する(S205)。
次に、図10から図14を参照して、第1SCRヒーティングモード及び第2SCRヒーティングモードを有する構成について説明する。初めに、図10から図13を参照して、2つのSCRヒーティングモードの違いを説明する。
図10には、各モードで具体的に行われる処理が記載されている。図10に示すように、第1SCRヒーティングモードと第2SCRヒーティングモードはEGR装置に関する制御を行うか否かのみが異なる。具体的には、第1SCRヒーティングモードでのみ、EGR装置32(EGRバルブ35)を制御して排気ガスを吸気マニホールド15に戻す処理(以下、排気再循環処理)が行われる。
図11は、第1SCRヒーティングモードと第2SCRヒーティングモードのメリットとデメリットを比較する表である。図11に示すように、第1SCRヒーティングモードよりも第2SCRヒーティングモードの方がSCR触媒の昇温能力が高い。これは、排気再循環処理が行われると、酸素濃度が低い気体が燃焼室へ送られるため、燃焼温度が低下するからである。従って、図12に示すように、通常モードの昇温能力が最も低く、次に第1SCRヒーティングモードの昇温能力が高く、第2SCRヒーティングモードは最も昇温能力が高い。
更に、第1SCRヒーティングモードよりも第2SCRヒーティングモードの方がDPF装置50へのPM不着量が少ない。これは、第1SCRヒーティングモードでは、燃焼温度が低いためすすが発生し易くなるからである。
一方、排気再循環処理を行うことで、NOxの発生を抑えることができる。従って、第1SCRヒーティングモードでは、第2SCRヒーティングモードよりも除去すべきNOx量が減少する。これにより、第1SCRヒーティングモードでは、第2SCRヒーティングモードよりも、尿素水の消費量を抑えることができる。同様に、第1SCRヒーティングモードでは、第2SCRヒーティングモードよりもポスト噴射等の回数を減らせるため、燃料の消費量も低減することができる。
以上を考慮すると、SCR触媒の温度を早く上昇させてNOxの排出量を早期に抑制することが重要となる場合は第2SCRヒーティングモードを用いることが好ましい。一方、尿素水及び燃料の消費量の低減が重要となる場合は第1SCRヒーティングモードを用いることが好ましい。
第1SCRヒーティングモード及び第2SCRヒーティングモードを実行可能なエンジン100を活用する第1の方法としては、予め(例えば工場出荷時に)何れのSCRヒーティングモードを用いるかを指定しておき、以後はそのモードを使用し続ける方法がある。
具体的には、使用環境、使用地域、及びどのような機械に搭載されるか等に基づいて、好ましい方のSCRヒーティングモードを決定する。例えば高地で使用される場合は排気ガスの規制が緩くなるので第1SCRヒーティングモードを指定することが好ましい。他にも、シリンダブロックからSCR装置60が遠い場合はSCR触媒温度を昇温しにくいため第2SCRヒーティングモードを指定することが好ましい。
このようにして指定された情報は、ECU80の記憶部80bに書き込まれる。ECU80は、エンジン始動後に記憶部80bの内容を参照して、何れのSCRヒーティングモードを用いるべきかを読み出す(図13のS301)。そして、ECU80は、通常モードと、読み出したSCRヒーティングモードと、を切り替えながらエンジンを制御する(S302)。
第1SCRヒーティングモード及び第2SCRヒーティングモードを実行可能なエンジン100を活用する第2の方法としては、センサ等の情報に基づいてリアルタイムに第1SCRヒーティングモードと第2SCRヒーティングモードとを切り替える方法がある。
具体的には、ECU80は、エンジンの始動後にセンサ群から検出結果を取得する(S401)。ECU80は、センサ群の検出結果に基づいて、第1SCRヒーティングモードと第2SCRヒーティングモードの何れを用いるかを決定する(S402)。例えば、現在の位置が高地又は寒冷地の場合は、排気ガスの規制が緩くなるので第1SCRヒーティングモードを用いることが好ましい。他にも、エンジン始動直後はSCR触媒温度を大幅に上昇させる必要があるため、エンジン始動からの経過時間が所定以下の場合は、第2SCRヒーティングモードを用いることが好ましい。
そして、ECU80は、通常モードと、決定したSCRヒーティングモードと、を切り替えながらエンジンを制御する(S403)。以上のように、第1SCRヒーティングモードと第2SCRヒーティングモードを実行可能とすることで、使用環境、使用地域、及び搭載される対象等に応じた適切なヒーティングを行うことができる。
次に、上記で説明したエンジン100を農業機械及び建設機械に適用した例について説明する。なお、以下の説明では、単に「左側」「右側」等というときは、車両が前進する方向に向かって左側及び右側を意味するものとする。
初めに、図15及び図16を参照して、上記のエンジン100を備えるトラクタ110について説明する。トラクタ110は、農業作業用の作業車両であり、ロータリ、ローダ、プラウ、ボックススクレーパー等の各種の作業機(アタッチメント)を必要に応じて装着し、作業機を用いた各種の作業を行うことができる。
トラクタ110は、車体111と、左右一対の前輪112と、左右一対の後輪113と、を備える。車体111の前部にはボンネット114が配置されており、当該ボンネット114の内部にはエンジン100が配置されている。
ボンネット114の内部であって、冷却ファン4の向かいにはラジエータ5が配置されている。また、ボンネット114の内部には、エアクリーナ122が配置されている。エアクリーナ122は、吸入された外気に含まれる塵等を除去する。
左右一対の後輪113の間には、ミッションケース115が配置されている。エンジン100の出力は、このミッションケース115内の変速装置によって変速されて、後輪113及び作業機へ伝達される。
ミッションケース115の後部には、ロワーリンク116、トップリンク117、及びPTO軸118が配置されている。また、ミッションケース115の上部には、作業機は、ロワーリンク116及びトップリンク117に連結され、PTO軸118によって駆動される。
ミッションケース115の上方であってボンネット114の後方には、オペレータが搭乗するためのキャビン119が配置されている。キャビン119の内部には、運転座席が設けられており、運転座席の近傍にはオペレータが操作するための多数の操作具が設けられている。
キャビン119の下方には、尿素水タンク120及び燃料タンク121が配置されている。尿素水タンク120は、尿素水噴射管47bによって尿素水噴射ノズル47aに接続されている。
次に、図17及び図18を参照して、上記のエンジン100を備えるコンバイン130について説明する。コンバイン130は、いわゆる自脱型コンバインとして構成されている。コンバイン130の機体131の下部には、機体131を走行させるためのクローラ部132が設けられている。また、コンバイン130は、稲、麦等の穀稈の株元を刈り取るための刈取部133を機体131の前方に備えている。
刈取部133は、複数の分草体と刈取刃を備えている。複数の分草体は、穀稈を刈り取るべき幅を規定したり、倒れた状態の穀稈をすくい上げたりするものである。分草体の間に差し込まれた穀稈は、その根元付近を刈取刃によって切断され、刈り取られる。
また、刈取部133は、図略の昇降機構を介して、コンバイン130の機体131に連結されている。この昇降機構は、刈取部133を上下に昇降駆動することが可能に構成されている。これにより、圃場の傾斜等に応じて刈取部133の高さを適切な高さに調整し、刈取りを適切に行うことができる。
刈取部133の後方であってコンバイン130の左側には、脱穀装置134が設けられている。脱穀装置134は、刈取部133で刈り取った穀稈を脱穀する。脱穀装置134の下方には選別装置135が設けられている。選別装置135は、脱穀装置134で脱穀された穀粒を選別して取り出す。
刈取部133の後方であってコンバイン130の右側には、グレンタンク136が設けられている。グレンタンク136は、選別装置135で選別された穀粒を貯留する。グレンタンク136に貯留された穀粒は、排出オーガ137によって外部に排出される。
グレンタンク136の前方には、オペレータが搭乗するためのキャビン138が配置されている。このキャビン138の内部には、運転座席が設けられており、運転座席の近傍にはオペレータが操作するための多数の操作具が設けられている。
キャビン138の下方には、エンジン100が配置されている。エンジン100の冷却ファン4の向かいにはラジエータ5が配置されている。また、キャビン138の後方には、プリクリーナ139が配置されている。プリクリーナ139から吸入された外気は、図略のエアクリーナを経由することで塵等が除去される。なお、エンジン100の近傍には、尿素水タンク140が配置される。
また、脱穀装置134及び選別装置135の後方には、排藁チェーン141が設けられている。排藁チェーン141は、穀稈から穀粒が取り除かれた藁屑を後方へ搬送する。排藁チェーン141によって搬送された排藁は、コンバイン130の後方に設けられた排藁カッタ装置142によって適宜の長さに切り刻まれ、機外へ排出される。
次に、図19及び図20を参照して、上記のエンジン100を備えるスキッドステアローダ150について説明する。スキッドステアローダ150は、後述するローダ装置151を装着し、ローダ作業を行うように構成されている。スキッドステアローダ150には、左右一対のクローラ部152が装着されている。クローラ部152の上方には、ボンネット153が配置されている。
ボンネット153の内部には、エンジン100が配置されている。また、ボンネット153の内部であって、エンジン100の冷却ファン4の向かいにはラジエータ5が配置されている。また、ボンネット153の内部であってエンジン100の前方には、尿素水タンク154が配置されている。
エンジン100の前方には、油圧ポンプ155と、トランスミッション装置156と、が配置されている。エンジン100の動力は、トランスミッション装置156を介して、クローラ部152に伝達される。
ボンネット153の前方には、オペレータが搭乗するキャビン157が配置されている。キャビン157の内部には運転座席が設けられており、運転座席の近傍にはオペレータが操作するための多数の操作具が設けられている。
また、ローダ装置151は、左右両側に配置されたローダポスト158と、各ローダポスト158の上部に回動可能に連結された左右一対のリフトアーム159と、リフトアーム159の先端部に回動可能に連結されたバケット160とを有している。
各ローダポスト158とリフトアーム159との間には、リフトアーム159を上下に回動させるためのリフトシリンダ161がそれぞれ設けられている。リフトアーム159とバケット160との間には、バケット160を上下に回動させるためのバケットシリンダ162が設けられている。オペレータが図略の操作具を操作することにより、油圧ポンプ155の油圧力が制御される。これにより、リフトシリンダ161又はバケットシリンダ162が伸縮して、リフトアーム159又はバケット160が回動する。オペレータは、このようにして土砂等の運搬作業を行うことができる。
以上に説明したように、本実施形態のエンジン100は、尿素水噴射部47と、SCR触媒62と、制御部80aと、を備える。尿素水噴射部47は、排気ガスが通過する経路(尿素混合管45)に尿素水を噴射する。SCR触媒62は、排気ガスが通過する経路に配置され、尿素水噴射部47が噴射した尿素から得られるアンモニアを取り込むことで、当該SCR触媒62を通過する排気ガスに含まれる窒素酸化物を除去する。制御部80aは、通常モードと、SCR触媒62の温度を上昇させるSCRヒーティングモードと、を切替可能であり、エンジン始動からの経過時間に基づいて、SCRヒーティングモードから通常モードへ切り替える。
これにより、エンジン始動時は通常はSCR触媒62の温度が低いので、エンジン始動からの経過時間を用いることで、適切なタイミングで通常モードに切り替えることができる。また、モードを切り替えてSCR触媒62の温度を上昇させるため、通常モード時における処理量を低減することができる。
また、本実施形態のエンジン100は、SCR触媒62の温度を検出するSCR触媒温度センサ90を備える。制御部80aは、SCR触媒62の温度に基づいて、通常モードとSCRヒーティングモードを切り替える。
これにより、アンモニアの吸着量に直接的に関係があるSCR触媒の温度を用いることで、適切なタイミングでモードを切り替えることができる。
また、本実施形態のエンジン100は、通常モードからSCRヒーティングモードに切り替える温度は、SCRヒーティングモードから通常モードに切り替える温度よりも低い。
これにより、通常モードとSCRヒーティングモードが頻繁に切り替わることを防止できる。
また、本実施形態のエンジン100の制御部80aは、周囲の環境に関連する値の検出結果、又は、エンジン運転状態に基づいて、通常モードとSCRヒーティングモードを切り替える。
これにより、周囲の環境を用いることで排気ガスの規制を考慮してモードを切り替えることができる。また、エンジン運転状態を用いることで、排気ガスの温度を考慮してモードを切り替えることができる。
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
上記実施形態では、DPF装置50及びSCR装置60がエンジン100の上部に位置しているが、DPF装置50及びSCR装置60の配置は任意であり、例えばシリンダブロック2から比較的離れた位置に配置されていても良い。また、本明細書では、仮にDPF装置50及びSCR装置60がシリンダブロック2から離れていても、それらを含めて「エンジン」に該当するものとする。
各種センサの位置は一例であり、適宜変更することができる。例えば吸気温度センサ84は、吸気マニホールド15よりも上流(例えばコンプレッサホイール12bよりも上流)に配置されていても良いし、排気温度センサ85は、排気マニホールド31よりも下流に配置されていても良い。
上記では、過給機を備えるディーゼルエンジンに本発明を適用する例を示したが、本発明は、自然吸気式のディーゼルエンジンにも適用することができる。