JP2017029017A - combine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置を備えたコンバインに関する。 The present invention relates to a combine equipped with an exhaust gas purification device for a diesel engine.
コンバインは、走行部や各作業部の動力源としてディーゼルエンジンが用いられる。また、そのディーゼルエンジンの排気ガス中の黒煙などの粒子状物質を捕集するDPFと尿素を触媒として加水分解されたアンモニアを排気ガス中の窒素酸化物に反応させて無害な窒素に変えるSCRで構成した排気ガス浄化装置が搭載されることがあり、その排気ガス浄化装置がグレンタンク下部の機体上で前後方向に配置された構成が下記特許文献1に記載されている。 In the combine, a diesel engine is used as a power source for the traveling unit and each working unit. In addition, an SCR that converts DPF that collects particulate matter such as black smoke in the exhaust gas of the diesel engine and ammonia hydrolyzed using urea as a catalyst to nitrogen oxides in the exhaust gas to harmless nitrogen The exhaust gas purification device configured as described above may be mounted, and a configuration in which the exhaust gas purification device is disposed in the front-rear direction on the fuselage below the Glen tank is described in Patent Document 1 below.
本発明は、コンバインに搭載したディーゼルエンジンの排気ガスをDPFとSCRの排気ガス浄化装置で浄化する上で、コンバインの機能を低下することなく、排気ガス浄化装置を機体上へ合理的に配置することを課題とする。 The present invention rationally arranges the exhaust gas purification device on the fuselage without degrading the function of the combine when the exhaust gas of the diesel engine mounted on the combine is purified by the DPF and SCR exhaust gas purification devices. This is the issue.
上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。 The problems of the present invention are solved by the following technical means.
請求項1に記載の発明は、刈取部(4)で刈り取った穀稈を脱穀装置(3)に送って脱穀した穀粒をグレンタンク(5)に貯留して収穫作業を行うコンバインにおいて、脱穀装置(3)の側部に操縦部(6)を設け、この操縦部(6)の運転座席(10)下部にエンジン(11)を搭載し、操縦部(6)とグレンタンク(5)の間に、縦長のDPF(16)とSCR(17)を配置し、エンジン(11)の排気マニホールド(13)にDPF(16)とSCR(17)を順次連結し、SCR(17)に連結する排気菅(14C)を運転座席(10)の機体側方に向けて突出して設けたことを特徴とするコンバインとする。 In the combine which performs the harvesting work by storing the grain threshed by sending the cereal harvested by the mowing unit (4) to the threshing device (3) in the Glen tank (5), A control unit (6) is provided on the side of the device (3), and an engine (11) is mounted below the driver seat (10) of the control unit (6), so that the control unit (6) and the Glen tank (5) A vertically long DPF (16) and an SCR (17) are arranged therebetween, and the DPF (16) and the SCR (17) are sequentially connected to the exhaust manifold (13) of the engine (11) and are connected to the SCR (17). The combine is characterized in that the exhaust pipe (14C) is provided so as to protrude toward the side of the fuselage of the driver seat (10).
請求項2に記載の発明は、刈取部(4)で刈り取った穀稈を脱穀装置(3)に送って脱穀した穀粒をグレンタンク(5)に溜めて収穫作業をするコンバインにおいて、脱穀装置(3)の側部に操縦部(6)を設け、この操縦部(6)の運転座席(10)下部にエンジン(11)を搭載し、操縦部(6)とグレンタンク(5)の間に、縦長のDPF(16)と横長のSCR(17)を配置し、エンジン(11)の排気マニホールド(13)にDPF(16)とSCR(17)を順次連結し、SCR(17)に連結する排気菅(14C)を運転座席(10)の機体外側に立設したことを特徴とするコンバインとする。 The invention according to claim 2 is a threshing device in a combine for harvesting by harvesting cereal grains harvested by the reaping unit (4) to the threshing device (3) and storing the threshed grains in the glen tank (5). A steering part (6) is provided on the side of (3), and an engine (11) is mounted on the lower part of the driver's seat (10) of this steering part (6), between the steering part (6) and the Glen tank (5). In addition, a vertically long DPF (16) and a horizontally long SCR (17) are arranged, and the DPF (16) and the SCR (17) are sequentially connected to the exhaust manifold (13) of the engine (11) and connected to the SCR (17). The exhaust pipe (14C) to be operated is a combine that is erected outside the airframe of the driver seat (10).
請求項3に記載の発明は、エンジン(11)の排気マニホールド(13)に連結してDPF(16)とSCR(17)を配置したコンバインにおいて、刈取部(4)が降下し穀稈センサが穀稈を感知してエンジン(11)の負荷が増加すると同時に尿素水溶液タンク(25)から尿素水をSCR(17)に噴射することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコンバインとする。 According to the third aspect of the present invention, in the combine that is connected to the exhaust manifold (13) of the engine (11) and the DPF (16) and the SCR (17) are arranged, the cutting part (4) is lowered and the grain sensor is The combine according to claim 1 or 2, wherein urea oil is injected into the SCR (17) from the urea aqueous solution tank (25) at the same time as the load of the engine (11) increases upon detecting the cereal. To do.
請求項1に記載の発明によれば、操縦部(6)とグレンタンク(5)の間に縦長のDPF(16)とSCR(17)を配置するので、機体の前後長を長くすることなくて収まりが良く、エンジン(11)の排気マニホールド(13)から出た排気ガス中からDPF(16)で粒子状物質を濾過し、SCR(17)で排気ガス中の窒素酸化物を無害化して、その排気ガスを圃場の既刈地側に放出するので、未刈穀稈を高温の排気ガスから保護することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the vertically long DPF (16) and the SCR (17) are disposed between the control unit (6) and the Glen tank (5), the longitudinal length of the airframe is not increased. The particulate matter is filtered with DPF (16) from the exhaust gas discharged from the exhaust manifold (13) of the engine (11), and nitrogen oxides in the exhaust gas are made harmless with SCR (17). Since the exhaust gas is released to the already-cut ground side of the field, the uncut grain straw can be protected from the high-temperature exhaust gas.
請求項2に記載の発明によれば、操縦部(6)とグレンタンク(5)の間で縦長のDPF(16)と横長のSCR(17)を配置するので、機体の前後長を長くすることなくて収まりが良く、エンジン(11)の排気マニホールド(13)から出た排気ガス中からDPF(16)で粒子状物質を濾過し、SCR(17)で排気ガス中の窒素酸化物を無害化して、その排気ガスを圃場の既刈地側で機体上方へ放出するので、未刈穀稈やコンバインの近くにいる補助作業者を高温の排気ガスから保護することができる。 According to the invention described in claim 2, since the vertically long DPF (16) and the horizontally long SCR (17) are arranged between the control unit (6) and the Glen tank (5), the longitudinal length of the airframe is lengthened. The particulate matter is filtered with DPF (16) from the exhaust gas discharged from the exhaust manifold (13) of the engine (11), and nitrogen oxides in the exhaust gas are harmless with SCR (17). Since the exhaust gas is released to the upper part of the body on the already-cut ground side of the field, the auxiliary worker near the uncut grain straws and the combine can be protected from the high-temperature exhaust gas.
請求項3に記載の発明によれば、請求項1または請求項2に記載の発明による効果に加えて、刈取部(4)が降下し穀稈センサが穀稈を感知することで穀稈の刈取を開始したことを検出して、エンジン(11)に負荷が加わるとほぼ同時にSCR(17)に尿素水を噴射して多量に出る窒素酸化物を無害な窒素に還元するので、排気ガスに含まれる窒素酸化物を効果的に無害化することができる。 According to invention of Claim 3, in addition to the effect by the invention of Claim 1 or Claim 2, a cutting part (4) descend | falls and a grain basket sensor detects a grain basket, so that Since it is detected that cutting is started and a load is applied to the engine (11), urea water is injected into the SCR (17) and nitrogen oxides produced in large quantities are reduced to harmless nitrogen. The contained nitrogen oxide can be effectively rendered harmless.
本発明の一実施例を図により説明すると、1はコンバインの機体フレームである。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Reference numeral 1 denotes a combiner body frame.
機体フレーム1の下方には走行装置2を設け、機体フレーム1上の左側には脱穀装置3を設ける。脱穀装置3の前方には刈取部4を設け、脱穀装置3の側部にはグレンタンク5を設ける。6は操縦部である。
A traveling device 2 is provided below the body frame 1, and a threshing device 3 is provided on the left side of the body frame 1. A mowing unit 4 is provided in front of the threshing device 3, and a
操縦部6の運転座席10の下方にはエンジン11を設け、エンジン11には排気装置12を接続する。排気装置12は、エンジン11の排気マニホールド13に接続した始端側排気管14Aに排気浄化装置15を接続している。
An
排気浄化装置15は、排気ガス中の粒子状物質を除去するDPF(Diesel particulate filter)16と、窒素酸化物に尿素を触媒として加水分解されたアンモニアを窒素酸化物に反応させて窒素酸化物を無害な窒素に変えるSCR(Selective Catalytic Reduction)17とにより構成する。
The exhaust
前記DPF16は、ハニカム担体に触媒(Pt)を担持し、SOF成分およびNOX成分を酸化させると共に、粒子状物質を捕集するものであり、ハニカム担体と複数の隔壁から成り、多角形断面を有する貫通孔を複数持つ、蜂の巣状のセル構造体と、それを取り囲む外壁から形成される。SCR17は、尿素水を噴射して、窒素酸化物に尿素を触媒として加水分解されたアンモニアを窒素酸化物に反応させて窒素酸化物を無害な窒素に変える。
The
DPF16とSCR17の配置は、図1と図2に示す如く、操縦部6の後部でグレンタンク5との間に縦長のDPF16とSCR17を中間接続排気管14Bで連結し、DPF16を始端側排気管14Aに連結し、SCR17を横向きの最終排気菅14Cに連結する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
或いは、図3と図4に示す如く、縦置きしたDPF16に中間接続排気管14Bを介して横置きしたSCR17を連結し、SCR17に連結する最終排気菅14Cをキャビンの運転座席10の外側で垂直に起立させた配置でも良い。22は終端側排気管14Cの上端に設けたカバーである。
Alternatively, as shown in FIGS. 3 and 4, the horizontally installed SCR 17 is connected to the vertically installed
図5に示す如く、SCR17に供給する尿素水溶液の尿素水溶液タンク25を設け、該尿素水溶液タンク25内にエンジン11の冷却水を循環させるパイプ26を設ける。
As shown in FIG. 5, a urea
エンジン11から尿素水溶液タンク25に至るパイプ26の所定位置に冷却水を遮断するバルブ27を設ける。該バルブ27の開閉操作は操縦部6にて行う構成とする。
A valve 27 for blocking the cooling water is provided at a predetermined position of the
26Aはエンジン11からバルブ27を経由して尿素水溶液タンク25に至る送りパイプ、26Bは尿素水溶液タンク25からエンジン11に戻る戻りパイプである。
26A is a feed pipe from the
尿素水溶液が凍結するとエンジン11が停止するが、エンジン冷却水を使用して凍結防止および解凍する。また、尿素水溶液を温めすぎると品質劣化するが、尿素水溶液タンク25への経路中にバルブ27を設けているので、バルブ27の開閉により尿素水溶液の凍結防止と過剰加温を回避とを行える。
When the urea aqueous solution freezes, the
前記バルブ27は、尿素水溶液タンク25内の温度が一定以下になると、開く構成としている。そのため、尿素水溶液の凍結防止を確実に行える。
The valve 27 is configured to open when the temperature in the urea
28は尿素水溶液タンク25に接続したポンプで、SCR17に送る尿素水の流量を尿素水流量計30で計測する。
前記尿素水溶液タンク25内には温度センサ29を設け、温度センサ29とバルブ27とを連動するように連結して、バルブ27を自動開閉させる。
A
そのため、尿素水溶液を劣化させることなく、凍結防止および解凍できる。 Therefore, it is possible to prevent freezing and thaw without degrading the urea aqueous solution.
前記操縦部6に温風を出すためにエンジン11の冷却水を循環させるパイプ26を設け、このパイプ26を介して同時に尿素水溶液タンク25内にも冷却水を循環させる。
A
そのため、一個のバルブ27により操縦部6と尿素水溶液タンク25の加温を行え、コストダウンになる。
Therefore, the control unit 6 and the urea
しかして、機体の左右何れか一方側に前記尿素水溶液タンク25の尿素水溶液給水口43を設け、他方側に燃料タンク35の燃料給油口44を設ける。
Accordingly, the urea aqueous solution
そのため、尿素水溶液給水口43から尿素水溶液タンク25に尿素水溶液を補給し、燃料給油口44から燃料タンク35に燃料を補給するので、誤って補給作業するのを抑制できる。
Therefore, the urea
また、尿素水溶液タンク25の尿素水溶液給水口43を操縦部6近傍に設置し、燃料タンク35の燃料給油口44を機体後部に設置してもよい。
Alternatively, the urea aqueous
尿素水溶液給水口43と燃料給油口44を離すことにより、誤った補給作業を回避できる。
By separating the urea aqueous solution
前記尿素水溶液タンク25を機体内部所定位置に設置し、尿素水溶液タンク25の下部にホース50の一端を接続し、ホース50の他端は機体外部まで伸ばす。
The urea
劣化した尿素水ではエンジン11を始動できなくなるため、機械を使用しない期間の長いコンバインでは、尿素水の抜き替えが頻繁にあり、機体外部よりドレインであるホース50を設けることで、抜き替え作業を容易にする。
Since the
図1に置いて、40はカッター、41は穀粒の排出縦オーガである。 In FIG. 1, 40 is a cutter and 41 is a grain discharge vertical auger.
以上の実施形態において、尿素水溶液タンク25を、エンジン11および排気浄化装置15の高温部から離し、高温の影響を受けにくくし、尿素水の劣化を抑制する。
In the above embodiment, the urea
また、機体後方から尿素水溶液タンク25のメンテナンス作業が行え、尿素水溶液タンク25のメンテナンス作業も容易にできる。
Further, the maintenance work of the urea
コンバインの収穫作業は、エンジン11を始動し、エンジン11の回転により脱穀装置3と刈取部4の各部を駆動し、走行装置2を駆動して走行して刈取脱穀作業を行う。
The harvesting operation of the combine is performed by starting the
エンジン11は供給された燃料を燃焼させて得た駆動力を各部に伝達し、燃焼した燃料は排気ガスとして排気装置12を通して機外に排出される。
The
排気浄化装置15は、DPF16とSCR17とを有しているので、DPF16により窒素酸化物を昇温させて吸着除去すると共に、SCR17により窒素酸化物に尿素を触媒として加水分解されたアンモニアを窒素酸化物に反応させて窒素酸化物を無害な窒素に帰して排出する。
Since the
SCR17に供給する尿素水溶液の尿素水溶液タンク25を設け、該尿素水溶液タンク25内にエンジン11の冷却水を循環させるパイプ26を設けているので、尿素水溶液が凍結するとエンジン11が停止するが、エンジン冷却水を使用して尿素水溶液タンク25内の尿素水溶液を加温して凍結防止および解凍する。
Since the urea
また、尿素水溶液を温めすぎると品質が劣化するが、エンジン11から尿素水溶液タンク25に至るパイプ26の所定位置に冷却水を遮断するバルブ27を設けているので、バルブ27の開閉により、尿素水溶液タンク25へのエンジン冷却水の循環を入り切りさせて尿素水溶液の過剰な加温を防止し、尿素水溶液の品質劣化を防止する。
Further, although the quality deteriorates if the urea aqueous solution is heated too much, a valve 27 that shuts off the cooling water is provided at a predetermined position of the
バルブ27は、尿素水溶液タンク25内の温度が一定以下になると、開く構成としているので、尿素水溶液の凍結防止を確実に行える。
Since the valve 27 is configured to open when the temperature in the urea
尿素水溶液タンク25内には温度センサ29を設け、温度センサ29とバルブ27とを連動するように連結して、バルブ27を自動開閉させる構成としているので、尿素水溶液を劣化させることなく、凍結防止および解凍できる。
A
操縦部6に温風を出すためにエンジン11の冷却水を循環させるパイプ30を設け、該パイプ30にエンジン11の冷却水を循環させると、パイプ26を介して同時に尿素水溶液タンク25内にも冷却水を循環させる。
A
図6に示す如く、SCR17に尿素水を噴射するタイミングは、刈取作業を開始するために、刈取部4を下げて穀稈センサが穀稈を感知し、エンジン11の負荷が高くなると、直ちに噴射を行うことで、急激に増加する窒素酸化物の浄化を効果的に行うようにする。
As shown in FIG. 6, the timing of injecting urea water into the
尿素水溶液タンク25の尿素水が無くなるとコンバインを走行出来なくなるので、次の如く、残量から走行可能距離を計測して作業者に知らせる。
When the urea water in the urea
まず、走行クラッチレバーのオン・オフで走行を判定し、刈取部4が所定高さ以下に低下し刈取クラッチがオンであれば刈地作業モードとし、それ以外であれば移動モードとする。そして、両モードでの移動距離をGPSの地図データで算出し、尿素水流量計30で検出する使用尿素水量から各モードでの平均尿素水使用率を算出する。この平均尿素水使用率で現在の尿素水残量での刈地作業モードと移動モードでの走行可能距離をパネルに表示して作業者に知らせる。
First, traveling is determined by turning on and off the traveling clutch lever. If the cutting unit 4 is lowered below a predetermined height and the cutting clutch is turned on, the cutting mode is set, and otherwise, the moving mode is set. Then, the travel distance in both modes is calculated from GPS map data, and the average urea water usage rate in each mode is calculated from the amount of urea water detected by the urea
また、刈取部4に穀稈の株元を照射して株元径を検出する株元径検出装置を設け、GPSでの地図データ上に株元径分布データを穀稈成長データとして表示して作業者に知らせるようにすると良い。なお、地図データには同時に圃場面積や燃料消費量や収量データも同時に表示するようにすると良い。 In addition, a stock root diameter detecting device is provided for detecting the stock root diameter by irradiating the cutting stock 4 with the stock root of the rice straw, and the stock root diameter distribution data is displayed as the grain growth data on the map data in GPS. It is recommended to inform the worker. In addition, it is good to display a field area, fuel consumption, and yield data simultaneously on map data.
DPF16は、長時間使用で粒子状物質が堆積してくるので、所定のタイミングで粒子状物質を焼却する再生処理が必要になるが、グレンタンク5に籾センサを設け、貯留穀粒が満杯の80%を越えている場合には、再生処理を行わないことで籾排出のためにコンバインが停止している場合に排気ガスが高温になって排藁に着火することを防ぐ。
また、DPF16を手動で再生する場合には、脱穀クラッチの入り或いは扱胴センサの回転を検出して、切であれば「脱穀クラッチ」を入れて下さいと表示して扱胴を駆動することでエンジンに負荷を加えて高温にして再生処理が速くなるようにする。
In addition, when manually regenerating the
無人操縦コンバインにおいて、異常検出機能を設けて、走行系の異常以外であれば、刈取装置4と脱穀装置3の駆動を停止して、GPSによる現在位置と既刈地のデータによって、修理位置まで戻り、修理が終わると作業中断位置に戻るように制御すると作業者の労力を軽減できる。 In an unmanned steering combine, an abnormality detection function is provided, and if it is not an abnormality in the traveling system, the driving of the reaping device 4 and the threshing device 3 is stopped, and the current position by GPS and the data of the already cultivated land are used to reach the repair position. Returning to the work interruption position after returning and repairing can reduce the labor of the operator.
コンバインのチェーン駆動部の緩み側に自動給油装置を設け、刈取クラッチがオンになる等チェーン駆動部が駆動されるか穀稈センサが穀稈を感知すると給油を開始する。この給油のサイクルは日ごとのスケジュールで管理するが、作業時間が通常より長い場合はさらに給油して、適量の給油となるように制御する。 An automatic refueling device is provided on the loose side of the combine chain drive, and refueling is started when the chain drive is driven, such as when the harvesting clutch is turned on, or when the grain sensor senses the grain. This refueling cycle is managed according to a daily schedule. If the working time is longer than usual, the refueling cycle is further refilled to control an appropriate amount of refueling.
3 脱穀装置
4 刈取部
5 グレンタンク
6 操縦部
10 運転座席
11 エンジン
13 排気マニホールド
14C 排気菅(最終排気菅)
16 DPF
17 SCR
25 尿素水溶液タンク
3 Threshing device 4
16 DPF
17 SCR
25 Urea aqueous solution tank
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