CN103597192A - 发动机装置 - Google Patents

Abstract

本申请的发明以解决下面所述的问题作为课题，即：在发动机（70）的低负荷驱动时，当进行先于主喷射（A）的前喷射（先导喷射（B）或预喷射（C））时，容易招致点火不良及燃烧不良，排气中的一氧化碳（CO）量变得过剩，向外部排出白烟。本申请发明的发动机装置配备有搭载在作业车辆（141）上的发动机（70）、和在一个燃烧循环中向所述发动机（70）多级喷射燃料的共轨式燃料喷射装置（117）。如果施加到所述发动机（70）上的负荷处于比所述作业车辆（141）作业时的负荷低的低负荷状态，则所述共轨式燃料喷射装置（117）不进行先于主喷射（A）的前喷射（B、C）。

Description

发动机装置

技术领域

本申请发明涉及例如搭载在农业作业机或建筑机械等作业车辆上的发动机装置。

背景技术

在近年来的柴油发动机（下面简称为发动机）中，已知有利用共轨式燃料喷射装置，向针对各个气缸的喷射器供应高压燃料，通过对来自于各个喷射器的燃料的喷射压力、喷射正时，喷射时间（喷射量）进行电子控制，谋求降低从发动机排出的氮氧化物（NOx）、降低发动机的噪音振动的技术（参照专利文献1及2等）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10－9033号公报

专利文献2：日本特开2001－20796号公报

发明内容

发明所要解决的课题

不过，在采用带有共轨式燃料喷射装置的发动机作为农业作业机或建筑机械等作业车辆的原动机（驱动源）的情况下，有时在比较低的负荷状态下驱动发动机。所谓发动机低负荷的状态，例如，可以列举出作业车辆停止状态时或切断动力传递通断用的主离合器时等。

但是，在发动机的低负荷驱动时，当用共轨式燃料喷射装置进行先于主喷射的前喷射（先导喷射或预喷射）时，存在容易导致点火不良及燃烧不良的倾向，存在着排气中的一氧化碳（CO）量变得过剩，作为白烟被排出到外部的问题。特别是，当以高怠速旋转速度使发动机低负荷驱动时（高速旋转、低负荷驱动），白烟的发生变得显著。

因此，本申请的发明以提供解决上述问题的发动机装置作为技术课题。

解决课题的手段

根据权利要求1的发明的发动机装置，配备有搭载在作业车辆上的发动机、和在一个燃烧循环中向所述发动机多级喷射燃料的共轨式燃料喷射装置，如果施加到所述发动机上的负荷处于比所述作业车辆的作业时的负荷低的低负荷状态，则所述共轨式燃料喷射装置不进行先于主喷射的前喷射。

权利要求2的发明，在权利要求1中记载的发动机装置中，如果施加到所述发动机上的负荷处于所述低负荷状态以外的状态，则所述共轨式燃料喷射装置进行所述前喷射。

权利要求3的发明，在权利要求1记载的发动机装置中，还配备有接通、断开来自于所述发动机的动力传递的主离合器，如果所述主离合器处于动力切断状态，则所述共轨式燃料喷射装置不进行所述前喷射。

权利要求4的发明，在权利要求3记载的发动机装置中，还配备有检测所述主离合器的动力通断状态的通断检测机构，所述共轨式燃料喷射装置根据所述通断检测机构的检测结果，决定可否进行所述前喷射。

权利要求5的发明，在权利要求4记载的发动机装置中，还配备有检测发动机旋转速度的旋转速度检测机构，如果所述通断检测机构检测出所述主离合器的动力切断状态并且由所述旋转速度检测机构检测出的发动机旋转速度在规定的旋转速度以上，则所述共轨式燃料喷射装置不进行所述前喷射。

权利要求6的发明，在权利要求1或2记载的发动机装置中，还配备有检测所述共轨式燃料喷射装置的喷射量的喷射量检测机构，所述共轨式燃料喷射装置根据所述喷射量检测机构的检测结果，决定可否进行所述前喷射。

根据权利要求7的发明的发动机装置，配备有搭载在作业车辆上的发动机、和在一个燃烧循环中向所述发动机多级喷射燃料的共轨式燃料喷射装置，如果施加到所述发动机上的负荷处于比所述作业车辆的作业时的负荷低的低负荷状态，则所述共轨式燃料喷射装置使先于主喷射的前喷射的喷射量比预先设定的规定量少。

权利要求8的发明，在权利要求7记载的发动机装置中，如果施加到所述发动机上的负荷处于所述低负荷状态以外的状态，则所述共轨式燃料喷射装置使所述前喷射的喷射量为所述规定量。

发明的效果

根据权利要求1所述的发动机装置，由于配备有搭载在作业车辆上的发动机、和在一个燃烧循环中向所述发动机多级喷射燃料的共轨式燃料喷射装置，并且如果施加到所述发动机上的负荷处于比所述作业车辆的作业时的负荷低的低负荷状态，则所述共轨式燃料喷射装置不进行先于主喷射的前喷射，所以，在所述发动机的低负荷驱动时，不管发动机旋转速度的高低如何，都不进行所述前喷射，可以减少导致点火不良及燃烧不良的担忧。其结果是，可以减少排气中的一氧化碳（CO）量，可以避免所述发动机的低负荷驱动时产生白烟的问题。

根据权利要求2的发明，由于如果施加到所述发动机上的负荷处于所述低负荷状态以外的状态，则所述共轨式燃料喷射装置进行所述前喷射，所以，既可以抑制在所述发动机的低负荷驱动时的白烟发生，又可以确保由所述前喷射引起的NOx降低及噪音降低的效果。

根据权利要求3的发明，由于还配备有接通、断开来自于所述发动机的动力传递的主离合器，并且如果所述主离合器处于动力切断状态，则所述共轨式燃料喷射装置不进行所述前喷射，所以，通过将所述主离合器的动力通断状态和可否进行所述前喷射组合起来的简单的控制，就可以容易地防止所述发动机的低负荷驱动时产生白烟。

在权利要求4的发明中，还配备有检测所述主离合器的动力通断状态的通断检测机构，所述共轨式燃料喷射装置根据所述通断检测机构的检测结果决定可否进行所述前喷射。在这种情况下，通过搭乘所述作业车辆的操作者操作例如离合器踏板等操作机构，进行所述主离合器的动力切断操作。尽管有无进行所述前喷射被认为招致发动机声音或发动机驱动感觉的变化，但是，这种变化是由操作者的操作引起而发生的。从而，不会给予操作者以不适的感觉。

根据权利要求5的发明，由于还配备有检测发动机旋转速度的旋转速度检测机构，并且如果所述通断检测机构检测出所述主离合器的动力切断状态且由所述旋转速度检测机构检测出的发动机旋转速度在规定的旋转速度以上，则所述共轨式燃料喷射装置不进行所述前喷射，所以，在所述发动机中，当如果进行所述前喷射则容易招致点火不良或燃烧不良的高速旋转、低负荷驱动时，能够确实地禁止所述前喷射，能够可靠地抑制排气中的一氧化碳（CO）量。从而，防止所述发动机的高速旋转、低负荷驱动时产生白烟的效果高。

根据权利要求6的发明，由于还配备有检测所述共轨式燃料喷射装置的喷射量的喷射量检测机构，所述共轨式燃料喷射装置根据所述喷射量检测机构的检测结果，决定可否进行所述前喷射，所以，可以恰当地根据所述发动机的负荷状态进行或者不进行所述前喷射，可靠地防止点火不良及燃烧不良，可靠地应对所述发动机的低负荷驱动时产生白烟的问题。

根据权利要求7的发明，由于配备有搭载在作业车辆上的发动机、和在一个燃烧循环中向所述发动机多级喷射燃料的共轨式燃料喷射装置，并且如果施加到所述发动机上的负荷处于比所述作业车辆的作业时的负荷低的低负荷状态，则所述共轨式燃料喷射装置使先于主喷射的前喷射的喷射量比预先设定的规定量少，所以，在所述发动机的低负荷驱动时，不管发动机旋转速度高低，都可以减少所述前喷射的喷射量，减少招致点火不良及燃烧不良的担忧，与权利要求1的情况一样，可以减少排气中的一氧化碳（CO）量，避免所述发动机的低负荷驱动时产生白烟的问题。

根据权利要求8的发明，由于如果施加到所述发动机上的负荷处于所述低负荷状态以外的状态，则所述共轨式燃料喷射装置使所述前喷射的喷射量为所述规定量，所以，与权利要求2的情况一样，既可以抑制所述发动机的低负荷驱动时产生白烟，又可以确保由所述前喷射引起的NOx减少及噪音降低的效果。

附图说明

图1是拖拉机的侧视图。

图2是拖拉机的平面图。

图3是拖拉机的油压回路图。

图4是拖拉机的动力传动系统的原理图。

图5是说明车速和无级变速器的变速比的关系的图。

图6是发动机的燃料系统说明图。

图7是表示发动机及排气净化装置的关系的功能框图。

图8是表示ECU和变速控制器的关系的功能框图。

图9是说明燃料的喷射正时的图，（a）是第一个例子的高负荷状态的情况，（b）是第一个例子的低负荷状态的情况，（c）是第二个例子的高负荷状态的情况，（d）是第二个例子的低负荷状态的情况。

图10是表示燃料喷射控制的第一个例子的流程图。

图11是表示发动机负荷（轴转矩）和CO产生量的关系的曲线图。

图12是表示燃料喷射控制的第二个例子的流程图。

图13是表示燃料喷射控制的第三个例子的流程图。

图14是表示燃料喷射控制的第四个例子的流程图。

具体实施方式

下面，基于附图说明将本申请的发明具体化的实施方式。

（1）.拖拉机的概略结构

首先，参照图1及图2，对于作为作业车辆的一个例子的拖拉机141的概略结构进行说明。如图1及图2所示，拖拉机141的行驶机体142被左右一对前车轮143和左右一对后车轮144支承。通过利用搭载在行驶机体142的前部的发动机70驱动后车轮144及前车轮143，拖拉机141进行前进后退行驶。发动机70被发动机罩146覆盖。另外，在行驶机体142的上面设置有驾驶室147。在该驾驶室147的内部设置有驾驶座148、通过转向左右转动前车轮143的转向方向的操纵手柄149。在驾驶室147的外侧部设置操作者上下的台阶150，在比该台阶150靠内侧并且比驾驶室147的底部靠下侧处，设置有向发动机70供应燃料的燃料箱151。

如图1及图2所示，位于驾驶室147内的操纵手柄149设置在位于驾驶座148的前方的操纵柱190上。在操纵柱190的右方，设置有设定保持发动机70的旋转速度的节气门操纵杆197、和制动操作行驶机体142的左右一对制动踏板191。在操纵柱190的左方，配置有将行驶机体142的行进方向切换操作成前进和后退用的前进后退切换杆198、和通断操作后面描述的主离合器233的离合器踏板192。在操纵柱190的背面侧，设置有将制动踏板191保持在踩下位置的停车制动杆200。

在制动踏板191的右方配置有加速踏板199，所述加速踏板199，以由节气门操纵杆197设定的发动机70的旋转速度作为下限旋转速度，在其以上的范围内使旋转速度加速或减速。在驾驶座148的右侧柱上，配置有通过手动变更调节作为对地作业机的旋转式耕耘机164的高度位置的作业机升降杆193、PTO变速杆194、及变速操作用的主变速杆201等。在驾驶座148的左侧柱上配置有副变速杆195，在左侧柱的前方配置有差速踏板196。

如图1及图2所示，行驶机体142由具有前保险杠152及前车轴壳153的发动机支架154和利用螺栓可自由拆装地固定到发动机支架154的后部的左右机体支架156构成。在机体支架156的后部，连接有将发动机70的驱动力适当地变速并传递给后车轮144及前车轮143用的变速箱壳体157。后车轮144经由从变速箱壳体157的外侧面向外突出地安装的后车轴壳体158被安装。在变速箱壳体157内设置有将来自于发动机70的驱动力变速的无级变速器159（参照图3及图4）。

在变速箱壳体157的后部上面，可拆装地安装有使旋转式耕耘机164升降运动的油压式的作业机用升降机构160。旋转式耕耘机164经由由一对左右下部连杆161及上部连杆162构成的三点连杆机构连接到变速箱壳体157的后部。在变速箱壳体157的后侧面，向后方突出地设置用于将PTO驱动力传递给旋转式耕耘机164PTO轴163。

如图1及图2所示，在旋转式耕耘机164的后部侧，可以与肥料散布机（图中省略）进行更换地安装有撒播用的播种机170。播种机170配备有装入种子的容器171、将容器171内的种子每次定量地送出的送出部172和驱动送出部172的送出辊（图中省略）的电动机173。容器171内的种子从送出部172散播到旋转式耕耘机164后方的已经耕耘的地面上。另外，在将肥料散布机安装到旋转式耕耘机164上的情况下，肥料散布机的肥料（药剂）被散布到旋转式耕耘机164后方的已经耕耘的地面上。

（2）.拖拉机的油压回路结构

其次，主要参照图3说明拖拉机141的油压回路210的结构。拖拉机141的油压回路210配备有利用发动机70的旋转动力驱动的作业用油压泵204及行驶用油压泵205。作业用油压泵204及行驶用油压泵205设置在变速箱壳体157中的前侧壁部构件222的前面侧（参照图4）。作业用油压泵204连接到向作业机用升降机构160的升降控制油压缸215供应工作油用的控制电磁阀211上。控制电磁阀211以能够利用作业机升降杆193的操作切换动作的方式构成。当利用作业机升降杆193切换控制电磁阀211使之动作时，升降控制油压缸215伸缩驱动，使连接作业机用升降机构160和左右下部连杆161的举升臂169（参照图1）升降转动。其结果是，经由下部连杆161，旋转式耕耘机164升降运动。

行驶用油压泵205是向变速箱壳体157的无级变速器159及动力转向用的油压缸203供应工作油的泵。在这种情况下，变速箱壳体157也被用作工作油箱，变速箱壳体157内部的工作油被供应给各个油压泵204、205。行驶用油压泵205经由动力转向用的控制阀212连接到动力转向用的油压缸203，另一方面，也连接到针对左右一对制动器动作机构245用的制动缸247的自动制动器电磁阀246上。

进而，行驶用油压泵205连接到下述部件上：使PTO变速机构228的PTO离合器248动作的PTO离合器油压电磁阀249、针对无级变速器159的比例控制阀213及起动用电磁阀217以及利用它们进行动作的切换阀214、使副变速机构227的副变速油压缸250动作的高速离合器电磁阀251、针对前进后退切换机构226的前进用油压离合器252的前进用离合器电磁阀253、针对后退用油压离合器254的后退用离合器电磁阀255、针对两驱四驱切换机构229的四驱用油压离合器256的四驱油压电磁阀257、针对倍速用油压离合器258的倍速油压电磁阀259。

PTO离合器油压电磁阀249、前进用离合器电磁阀253、后退用离合器电磁阀255、四驱油压电磁阀257、以及倍速油压电磁阀259构成为，通过对它们进行适当的控制以使各自对应的离合器缸体动作，切换驱动各个油压离合器248、252、254、256、258。另外，油压回路210还配备有安全阀或流路调整阀、止回阀、机油冷却器、滤油器等。

（3）.拖拉机的动力传递系统

其次，主要参照图4说明拖拉机141的动力传递系统。在形成中空箱形的变速箱壳体157的前面，可自由拆装地固定前侧壁构件222，在后面可拆装地固定后侧壁构件223。变速箱壳体157的内部被间隔壁221划分成前室224和后室225。图中省略，前室224和后室225以内部的工作油能够相互移动的方式连通。在变速箱壳体157的前室224侧配置有：将来自于无级变速器159的旋转动力切换成正转或者反转方向的前进后退切换机构226、将经由前进后退切换机构226的旋转动力变速的机械式的副变速机构227、将来自于发动机70的旋转动力适当地变速并传递给PTO轴163的PTO变速机构228、切换前后车辆143、144的两驱和四驱的两驱四驱切换机构229。另外，在后室225侧，配置有无级变速器159、将经由副变速机构227的旋转动力传递给左右后车轮144的差动齿轮机构230。

在从发动机70向后方突出的发动机输出轴74上，以直接连接的方式安装飞轮231。飞轮231和由其向后延伸的主动轴232经由动力通断用的主离合器233连接。主动轴232和从变速箱壳体157向前突出的主变速输入轴234经由在两端配备有万向联轴器的动力传递轴235连接。发动机70的旋转动力从发动机输出轴74经由主动轴232及动力传递轴235传递给主变速输入轴234，接着，被无级变速器159及副变速机构227适当地变速。该变速动力经由差动齿轮机构230传递给左右后车轮144。由无级变速器159及副变速机构227形成的变速动力，也经由两驱四驱切换机构229及前车轴壳153内的差动齿轮机构236传递给左右前车辆143。

位于后室225的内部的无级变速器159是将主变速输出轴237以同心状配置在主变速输入轴234上的直列式的无级变速器，配备有可变容量形的油压泵部240、和利用从该油压泵部240排出的高压的工作油动作的定容量形的变速用液压马达部241。在油压泵部240，设置有能够相对于主变速输入轴234的轴线变更倾斜角以调节其工作油供应量的泵斜板242。使变更调节泵斜板242相对于主变速输入轴234的轴线的倾斜角的主变速油压缸243与泵斜板242相关联。通过利用主变速油压缸243的驱动变更泵斜板242的倾斜角，变更调节从油压泵部240供应给液压马达部241的工作油量，进行无级变速器159的主变速动作。

即，当切换阀214借助来自于与主变速杆201的操作量成比例地动作的比例控制阀213的工作油进行动作时，主变速油压缸190驱动，与此相伴，泵斜板242相对于主变速输入轴234的轴线的倾斜角变更。实施方式的泵斜板242被以下述方设定，即，在夹着倾斜大致为零（包含零在内的、零的前后）的中立角度能够在一个方向（正）的最大倾斜角度和另一个方向（负）的最大倾斜角度之间的范围进行角度调节，并且，在行驶机体142的车速最低时，变成向任一方向倾斜的角度（在这种情况下，为负的并且在最大角度附近的倾斜角度）（参照图5）。

在泵斜板242的倾斜角度大致为零（中立角度）时，液压马达部241不被油压泵部240驱动，主变速输出轴237以与主变速输入轴234大致相同的旋转速度旋转。当使泵斜板242相对于主变速输入轴234的轴线向一个方向（正的倾斜角）侧倾斜时，油压泵部240使液压马达部241增速动作，主变速输出轴237以比主变速输入轴234快的旋转速度旋转。其结果是，液压马达部241的旋转速度被加到主变速输入轴234的旋转速度上，并被传递给主变速输出轴237。因此，在比主变速输入轴234的旋转速度高的旋转速度的范围内，来自于主变速输出轴237的变速动力被与泵斜板242的倾斜角（正的倾斜角）成比例地变更。在泵斜板242为正且是最大角度附近的倾斜角度时，行驶机体142变成最高车速（参照图5的空白的四边形部位）。

当使泵斜板242相对于主变速输入轴234的轴线向另一个方向（负的倾斜角）侧倾斜时，油压泵部240使液压马达部241减速（反转）动作，主变速输出轴237以比主变速输入轴234低的旋转速度旋转。其结果是，从主变速输入轴234的旋转速度中减去液压马达部241的旋转速度，传递给主变速输出轴237。因此，在比主变速输入轴234的旋转速度低的旋转速度的范围内，来自于主变速输出轴237的变速动力与泵斜板242的倾斜角（负的倾斜角）成比例地变更。在泵斜板242为负且在最大角度附近的倾斜角度时，行驶机体142变成最低车速（参照图5的空白圆形的部位）。

另外，在实施方式中，当借助来自于通过后面描述的作业机（变速）控制器271的指令而动作的起动用电磁阀217的工作油使切换阀214动作时，无论主变速杆201的操作位置如何，主变速油压缸243都驱动，与此相伴，泵斜板242相对于主变速输入轴234的轴线的倾斜角被改变。

（4）.发动机及其周边的结构

其次，参照图6及图7说明发动机70及其周边的结构。如图6所示，发动机70是四气缸型柴油发动机，配备有气缸盖72紧固在上面的气缸体75。在气缸盖72的一个侧面连接着进气歧管73，在另一个侧面连接着排气歧管71。在气缸体75的侧面之中的进气歧管73的下方，设置有在一个燃烧循环中向发动机70的各个气缸多级喷射燃料的共轨装置117（共轨式燃料喷射装置）。在连接到进气歧管73的进气上游侧的进气管76上，连接有用于调节发动机70的进气压（进气量）的进气节流装置81和空气滤清器（图中省略）。

如图7所示，在对应于四个气缸的各喷射器115上，经由共轨装置117及燃料供应泵116连接有燃料箱118。各个喷射器115配备有电磁开关控制型的燃料喷射阀119。共轨装置117配备有圆筒状的共轨120。在燃料供应泵116的吸入侧，经由燃料滤清器121及低压管122连接有燃料箱118。燃料箱118内的燃料经由燃料滤清器121及低压管122被吸入到燃料供应泵116中。实施方式的燃料供应泵116配置在进气歧管73的附近。另一方面，在燃料供应泵116的排出侧，经由高压管123连接有共轨120。对应于四个气缸的喷射器115经由四个燃料喷射管126连接到共轨120上。

在上述结构中，燃料箱118的燃料被燃料供应泵116压送到共轨120中，高压的燃料被蓄积到共轨120中。通过分别开闭控制各个燃料喷射阀119，共轨120内的高压的燃料从各个喷射器115喷射到发动机70的各个气缸中。即，通过电子控制各个燃料喷射阀119，高精度地控制从各个喷射器115供应的燃料的喷射压力、喷射正时间、喷射时间（喷射量）。从而，可以降低来自于发动机70的氮氧化物（NOx），并且可以降低发动机70的噪音振动。

如图9所示，共轨装置117在夹着上止点（TDC）的附近进行主喷射A。另外，除了主喷射之外，共轨装置117在上止点的约60°之前的曲柄角度θ1的正时，以降低NOx及噪音为目的，进行少量的先导喷射B，或者在紧靠上止点之前的曲柄角度θ2的正时，以降低噪音为目的进行预喷射C，或者在上止点后的曲柄角θ3及θ4的正时，以降低粒子物质（下面，称之为PM）或促进排气净化为目的，进行延迟喷射D及后喷射E。

先导喷射B是通过在相对于主喷射A而言在大的提前角的正时进行喷射而促进燃料和空气的混合的喷射。预喷射C是通过先于喷射A进行喷射而缩短在主喷射A的点火正时的延迟的喷射。延迟喷射D是通过相对于主喷射A稍稍滞后地进行喷射而使扩散燃烧活性化且使来自于发动机70的排气温度上升（使PM再燃烧）的喷射。后喷射E是通过相对于主喷射A以大的滞后正时进行喷射而对实际的燃烧过程没有贡献地作为未燃烧的燃料供应给后面描述的DPF50的喷射。供应给DPF50的未燃烧的燃料，在后面描述的柴油机氧化催化剂53上反应，借助其反应热，DPF50内的排气温度上升。图9中的曲线的波峰的高低，粗略地说，表现出各个喷射阶段A～E的喷射量的差异。先于主喷射A的喷射（例如，先导喷射B或预喷射C）总称为前喷射。

另外，如图7所示，燃料供应泵116经由燃料返回管129连接到燃料箱118上。共轨返回管131经由限制共轨120内的燃料的压力的返回管连接器130连接到圆筒状的共轨120的长度方向的端部。即，燃料供应泵116的剩余燃料和共轨120的剩余燃料经由燃料返回管129及共轨返回管131被回收到燃料箱118中。

在连接到排气歧管71的排气下游侧的排气管77上，连接有调节发动机70的排气压用的排气节流装置82、和作为排气净化装置的一个例子的柴油机排气油烟过滤器50（下面，称之为DPF）。从各个气缸排出到排气歧管71的排气经由排气管77、排气节流装置82及DPF50被净化处理，之后。排出到外部。

如图6所示，DPF50用于捕集排气中的粒子状物质（以下，称为PM）等。实施方式的DPF50例如将白金等的柴油机氧化催化剂53和油烟滤清器54串列地并排容纳到位于耐热金属材料制的外壳51内的大致圆筒型的滤清器壳体52内。在滤清器壳体52的排气上游侧配置柴油机氧化催化剂53，在排气下游侧配置油烟滤清器54。油烟滤清器54构成具有利用能够滤过排气的多孔质间隔划分出的多个小室的蜂窝结构。

在外壳51的一个侧部，设置有排气管77中的与排气节流装置82的排气下游侧连通的排气导入口55。所述外壳51的一个侧部和滤清器壳体52的一个侧部被第一侧壁板56及第二侧壁板57堵塞。外壳51的另一个侧部被第一盖板59及第二盖板60堵塞。两个盖板59、60之间构成经由多个连通管62与滤清器壳体52内连通排气声音衰减室63。另外，大致筒形的排气出口管61贯通第二盖板60。在排气出口管61的外周面，形成向排气声音衰减室63开口的多个连通孔58。由排气出口管61及排气声音衰减室63等构成消声器64。

排气导入管65被插入到形成在外壳51的一个侧部的排气导入口55。排气导入管65的前端横断外壳51在与排气导入口55相反侧的侧面突出。在排气导入管65的外周面，形成向滤清器壳体52开口的多个连通孔66。排气导入管65中的在与排气导入口55相反侧的侧面突出的部分，被可拆装地螺纹固定于其上的盖体67堵塞。

在DPF50上，作为检测机构的一个例子，设置有检测油烟滤清器54的堵塞状态的DPF压差传感器68。DPF压差传感器68用于检测DPF50内的油烟滤清器54的上游侧和下游侧的各排气压力的压力差（入口侧和出口侧的排气压力差）。在这种情况下，在排气导入管65的盖体67上安装有构成DPF压差传感器68的上游侧排气压力传感器68a，在油烟滤清器54与排气声音衰减室63之间安装有下游侧排气压力传感器68b。

另外，由于DPF50的上下游之间的压力差和油烟滤清器54（DPF50）内的PM堆积量之间具有特定的关联性，所以，基于用DPF压差传感器68检测出的压力差，通过运算求出DPF50内的PM堆积量。并且，基于PM堆积量的运算结果，通过操作控制进气节流装置81、排气节流装置82或者共轨120，进行油烟滤清器54（DPF50）的再生控制。

在上述结构中，来自于发动机70的排气经由排气导入口55进入排气导入管65，从形成在排气导入管65上的各个连通孔66喷出到滤清器壳体52内，按照从柴油机氧化催化剂53到油烟滤清器54的顺序通过并被净化处理。排气中的PM被捕集到油烟滤清器54（各个小室之间的多孔质间隔壁）中。通过了柴油机氧化催化剂53及油烟滤清器54的排气，经由消声器64从排气出口管61排出到机外。

在排气通过柴油机氧化催化剂53及油烟滤清54时，如果排气温度超过能够再生温度（例如，约250℃～300℃），则借助柴油机氧化催化剂53的作用，排气中的NO（一氧化氮）被氧化成不稳定的NO₂（二氧化氮）。并且，通过利用NO₂返回到NO时放出的O（氧），氧化除去堆积到油烟滤清器54中的PM，油烟滤清器54的PM捕集能力得到恢复。即，油烟滤清器54（DPF50）再生。

（5）.与发动机的控制相关的结构

其次，参照图7及图8，说明与发动机70的控制相关的结构。如图7及以图8所示，拖拉机141作为控制机构配备有使发动机70的各个气缸的燃料喷射阀119动作的ECU11和作业机（变速）控制器271。ECU11包括：进行各种运算处理或控制的CPU31、预先固定地存储有各种数据的ROM32、可改写地存储控制程序及各种数据的EEPROM33、暂时存储控制程序及各种数据的RAM34、时间计测用的计时器35、以及输入输出接口等。作业机控制器271也和ECU11一样，包括CPU281、ROM282、EEPROM283、RAM284、计时器285及输入输出接口等。

作为控制机构的ECU11及作业机控制器271，其大致的目标是，以输入输出系统设备的电线束长度尽可能短的方式进行组合，对它们进行控制，在各自的配置部位容纳于控制器箱（图中省略）内。ECU11和作业机控制器271经由CAN通信总线271相互电连接。实施方式的ECU配置在发动机70或其附近（参照图2）。作业机控制器271，例如，配置在驾驶室147内的驾驶座148的下方（参照图2）。另外，控制机构也可以是经由通信总线连接三个以上的结构。后面描述的各个输入输出系统设备也可以连接到任一个控制机构上。

在ECU11的输入侧，至少连接有：检测共轨120内的燃料压力的共轨压力传感器12、使燃料泵116旋转或者停止的电磁离合器13、作为检测发动机70的旋转速度（发动机输出轴74的凸轮轴位置）的旋转速度检测机构的发动机速度传感器14、检测及设定喷射器115的燃料喷射次数（一个行程的燃料喷射期间中的次数）的喷射设定器15、检测进气系统的进气温度的进气温度传感器17、检测排气系统的排气温度的排气温度传感器18、检测发动机70的冷却水温度的冷却水温度传感器19、检测共轨120内的燃料温度的燃料温度传感器20、以及DPF压差传感器68（上游侧排气压力传感器68a及下游侧排气压力传感器68b）等。

在ECU11的输出侧分别连接有对应于发动机4个气缸的各个燃料喷射阀119的电磁螺线管。即，通过一边控制燃料喷射压力、喷射正时以及喷射时间等，一边在一个行程中分多次从燃料喷射阀119喷射蓄积在共轨120内的高压燃料，抑制氮氧化物（NOx）的发生，并且，进行即使有油烟或二氧化碳等产生也被降低了的完全燃烧，提高油耗性能。另外，在ECU11的输出侧连接有：调节发动机70的进气压力（进气量）用的进气节流装置81、调节发动机70的排气压力用的排气节流装置82、警告通知ECU11的故障的ECU故障灯22、通知DPF50内的排气温度的异常高温的排气温度警告灯23、以及伴随着DPF50再生动作亮灯的再生灯24等

如图8所示，在作业机控制器271上连接有与输出相关的各种电磁阀，即，针对前进用油压离合器252的前进用离合器电磁阀253、针对后退用油压离合器254的后退用离合器电磁阀255、针对副变速油压缸250的高速离合器电磁阀251、与主变速杆201的操作量成比例地使主变速油压缸243动作的比例控制阀213、针对四驱用油压离合器256的四驱油压电磁阀257、针对倍速用油压离合器258的倍速油压电磁阀259、左右自动制动器电磁阀246、针对PTO离合器248的PTO离合器油压电磁阀249、以及向作业机用升降机构160的升降控制油压缸215供应工作油的控制电磁阀211等。

进而，在作业机控制器271上连接有与输入相关的各种传感器及开关类，即，检测操纵手柄149的旋转操作量（转向角度）的转向电位计290、检测前进用及后退用油压离合器252、254从前进后退切换杆198的操作位置的开关状态的前进后退电位计291、检测主变速输出轴237的输出旋转速度的主变速输出轴旋转传感器292、检测节气门操纵杆197的操作位置的节气门位置传感器16、检测前后四轮143、144的旋转速度（车速）的车速传感器25、切换操作四驱油压电磁阀257的四驱模式开关293、切换操作倍速油压电磁阀259的倍速模式开关294、检测制动踏板191有没有踩下的制动踏板开关295、切换操作自动制动器电磁阀246的自动制动器开关296、检测主变速杆201的操作位置的主变速电位计297、检测副变速杆195的操作位置的副变速杆传感器298、以及作为检测主离合器233的动力通断状态的通断检测机构的主离合器传感器300等。主离合器传感器300可以是直接检测主离合器233的动力通断状态的传感器，也可以是从离合器踏板192的操作位置间接地检测主离合器的动力通断状态的传感器。

在ECU11的EEPROM33或作业机控制器271的EEPROM283中，预先存储表示发动机70的旋转速度N和转矩T（负荷）的关系的输出特性映射（图中省略）。ECU11从由发动机速度传感器14检测出的旋转速度和由节气门位置传感器16检测出的节气门位置求出发动机70的转矩T，利用转矩T和输出特性映射运算目标喷射量，基于该运算结果，进行使共轨装置117动作的燃料喷射控制。另外，调节各个燃料喷射阀119的开启时间以变更向各个喷射器115的喷射时间，由此，调节共轨装置117的喷射量。ECU11构成为基于利用各个燃料喷射阀119的开启时间以及由共轨压力传感器12检测的燃料压力，计算共轨装置117喷射的实际的喷射量（喷射器115总体的喷射量）。即，ECU11担负着作为检测共轨装置117的喷射量的喷射量检测机构的作用。

（6）.燃料喷射控制的说明

其次，参照图10等的流程图，对于由共轨装置117进行的燃料喷射控制进行说明。实施方式的共轨装置117，如果施加到发动机70上的负荷处于比较高的高负荷状态，则执行进行先于主喷射的前喷射B、C的通常的燃料喷射控制，如果施加到发动机70上的负荷处于比拖拉机141作业时低的低负荷状态，则执行不进行前喷射B、C的修正喷射控制。燃料喷射控制及修正喷射控制基于ECU11的指令进行。即，在图10以后的流程图所示的算法被存储在EEPROM33中，通过在将该算法调用到RAM34中之后，由CPU31进行处理，执行燃料喷射控制及修正喷射控制。

图10的流程图是燃料喷射控制的第一个例子。在该第一个例子中，由主离合器233的动力通断状态来判别施加到发动机70上的负荷。另外，在第一个例子中设定为，作为前喷射B、C，只采用预喷射C，不管发动机70的负荷高低，都完全不进行先导喷射B。如果主离合器233成为动力接通状态，则执行有预喷射C的通常的燃料喷射控制（参照图9（a）），如果主离合器233变成动力切断状态，则执行没有预喷射C的修正喷射控制（参照图9（b））。在这种情况下，如图10的流程图所示，ECU11读入主离合器传感器300的检测值（S01），由该检测值判别主离合器233是否处于动力接通状态（S02）。如果主离合器233处于接通状态（S02：YES），则使共轨装置117执行有预喷射C的通常的燃料喷射控制（S03）。如果主离合器233处于动力切断状态（S02：NO），则使共轨装置117执行没有预喷射C的修正燃料喷射（S04）。在步骤S03及S04之后，只要不切换操作电源施加用的钥匙开关（图中省略），就返回到步骤S01继续进行控制。

当这样控制时，在主离合器233处于动力切断状态的低负荷驱动时，不管发动机70的旋转速度高低，都不进行预喷射C，可以减少招致点火不良及燃烧不良的担忧。其结果是，可以降低排气中的一氧化碳（CO）量，可以避免发动机70的低负荷旋转时产生白烟的问题。在图11中，是将发动机70高速旋转时（2500rpm，恒定）的发动机70的负荷（轴转矩）与CO产生量的关系曲线化的图，采用发动机70的负荷（轴转矩，Nm）作为横轴，采用排气中的CO产生量（ppm）作为纵轴。在图11的曲线中，涂黑的三角形（▲）是低负荷驱动时不进行预喷射C的第一个例子的情况，涂黑的四边形（■）是低负荷驱动时进行预喷射C的现有技术的情况。如从这些结果了解到的那样，在轴转矩小的低负荷状态，不进行预喷射C的第一个例子的CO产生量变成现有技术的一半以下。

另外，在第一个例子中，作为前喷射B、C，只采用预喷射C，也可以代之以只采用先导喷射B作为前喷射B、C，设定成不管发动机70的负荷高低，都完全不进行预喷射C。

图12的流程图是燃料喷射控制的第二个例子。在该第二个例子中，作为前喷射B、C，采用先导喷射B及预喷射C两者。并且，如果主离合器233变成动力接通状态，则执行同时有先导喷射B及预喷射C的通常的燃料喷射控制（参照图9（c）），如果主离合器233变成动力切断状态，则执行同时没有先导喷射B及预喷射C的修正喷射控制（参照图9（d））。在这种情况下，图12的流程图基本上和图10的情况一样，但是，在通常的燃料喷射控制中，进行先导喷射B和预喷射C两者，在修正喷射控制中，禁止先导喷射B和预喷射C两者。

另外，在第二个例子中，作为前喷射B、C，采用先导喷射B和预喷射C两者，并且设定成在发动机70的低负荷驱动时禁止先导喷射B和预喷射C两者，但是并不局限于此，也可以设定成在发动机70的低负荷驱动时，禁止先导喷射B和预喷射C中的任一种喷射。

另外，在第一个例子及第二个例子中，可以说在通常的燃料喷射控制时的前喷射B、C中的喷射量（预喷射C的喷射量或先导喷射B及预喷射C的喷射量之和）相当于预先设定的规定量。在第一个例子及第二个例子中，通过取消预喷射C（使预喷射C为零），使得在修正喷射控制时的前喷射B、C的喷射量比通常的燃料喷射控制时少（比所述规定量少），但是，并不局限于此，也可以分别减少预喷射C或先导喷射B中的喷射量本身。在这种情况下，也可以减少招致点火不良及燃烧不良的担忧，减少排气中的一氧化碳（CO）量。

图13的流程图是燃料喷射控制的第三个例子。在该第三个例子中，和第二个例子一样，作为前喷射B、C，采用先导喷射B和预喷射C两者。并且，如果主离合器233变成动力连接状态，则执行同时有先导喷射B和预喷射C的通常的燃料喷射控制（参照图9（c）），在主离合器233处于动力切断状态，并且如果作为旋转速度检测机构的发动机速度传感器14检测出预先设定的规定旋转速度R0以上，则执行同时没有先导喷射B及预喷射C的修正喷射控制（参照图9（d））。

在这种情况下，如图13的流程图所示，ECU11读入主离合器传感器300及发动机速度传感器14的检测值（S11），由主离合器传感器300的检测值判别主离合器233是否处于动力接通状态（S12）。如果主离合器233处于动力接通状态（S12：YES），使共轨装置117执行同时有先导喷射B及预喷射C的通常的燃料喷射控制（S13）。如果主离合器233处于动力切断状态（S12：NO），则由发动机速度传感器14的检测值判别发动机旋转速度是否在规定的旋转速度R0以上（S14）。如果发动机旋转速度不足规定的旋转速度R0（S14：NO），则转移到步骤S13，使共轨装置117执行通常的燃料喷射控制。如果发动机旋转速度在规定旋转速度R0以上（S14：YES），则使共轨装置117执行同时没有先导喷射B及预喷射C的修正燃料喷射控制（S15）。在步骤S13及S15之后，如果不切换操作施加电源用的钥匙开关（图中省略），就返回到步骤S11继续进行控制。另外，规定旋转速度R0例如作为标准设定为1200rpm左右就足够了。

当这样控制时，在发动机70中，在如果进行前喷射B、C则容易招致点火不良或燃烧不良的高速旋转、低负荷驱动时，能够可靠地禁止前喷射B、C，能够可靠地抑制排气中的一氧化碳（CO）量。从而，防止发动机70高速旋转、低负荷驱动时产生白烟的效果高。

图14的流程图是燃料喷射控制的第四个例子。在该第四个例子中，为了判别施加到发动机70上的负荷的状态，采用由ECU11计算出的共轨装置117的实际的喷射量。在这种情况下，如图14的流程图所示，ECU11读入各个燃料喷射阀119的开启时间及共轨压力传感器12的检测值（燃料压力）（S21），计算共轨装置117喷射的实际的喷射量（喷射器115总体的喷射量）（S22）。由于计算值（实际的喷射量）相当于发动机70的负荷，所以，在该计算值比预先设定的设定值大的情况下（S23：YES），使共轨装置117执行通常的燃料喷射控制（S24）。如果计算值在设定值以下（S23：NO），则使共轨装置117执行修正喷射控制（S25）。设定值意味着表示比拖拉机141作业时低的低负荷状态（例如，切断了主离合器233的情况等）时的边界值。在步骤S24及S25之后，如果不切换操作施加电源用的钥匙开关（图示省略），就返回步骤S11继续进行控制。在第四个例子中，设定为在发动机70的低负荷驱动时禁止先导喷射B及预喷射C中的至少一种喷射即可。

如从上面的说明中看出的那样，根据实施方式的发动机装置，配备有搭载在作业车辆141上的发动机70、和在一个燃烧循环中向所述发动机70多级喷射燃料的共轨式燃料喷射装置117，所述共轨式燃料喷射装置117，由于如果施加到所述发动机70上的负荷处于比所述作业车辆141作业时低的低负荷状态，则不进行先于主喷射A的前喷射B、C，所以，在所述发动机70的低负荷驱动时，无论发动机70旋转速度高低，都取消所述前喷射B、C，可以减少招致点火不良及燃烧不良的担忧。其结果是，可以减少排气中的一氧化碳（CO）量，可以避免所述发动机70的低负荷驱动时产生白烟的问题。

另外，所述共轨式燃料喷射装置117，由于如果施加到所述发动机70上的负荷处于所述低负荷状态之外的状态，则进行所述前喷射B、C，所以，既可以抑制所述发动机70的低负荷驱动时的白烟的产生，又可以确保降低由所述前喷射B、C获得的NOx的降低以及噪音降低的效果。

进而，由于还配备有通断来自于所述发动机70的动力传递的主离合器233，所述共轨式燃料喷射装置117，如果所述主离合器233处于动力切断状态，则不进行所述前喷射B、C，所以，通过将所述主离合器233的动力通断状态和可否进行所述前喷射B、C组合起来的简单的控制，可以容易地防止所述发动机70的低负荷驱动时的产生白烟的问题。

特别是，在第一个例子及第二个例子中，还配备有检测所述主离合器233的动力通断状态的通断检测机构300，所述共轨式燃料喷射装置117，根据所述通断检测机构300的检测结果，决定可否进行所述前喷射B、C。在这种情况下，所述主离合器233的动力切断操作，通过搭乘所述作业车辆141的操作者例如踩下离合器踏板192的操作来执行。尽管有没有进行所述前喷射B、C被认为招致发动机70的声音及发动机70的驱动感觉的变化，但是，这种变化是起因于操作者的操作而产生的。从而，不会给予操作者以不适感。

另外，在第三个例子中，由于还配备有检测发动机旋转速度的旋转速度检测机构14，所述共轨式燃料喷射装置117，如果所述通断检测机构300检测出所述主离合器233的动力切断状态且由所述旋转速度检测机构14检测出的发动机旋转速度在规定旋转速度R0以上，则不进行所述前喷射B、C，所以，在所述发动机70中，如果进行所述前喷射B、C，则在容易招致点火不良或燃烧不良的高速旋转、低负荷驱动时，能够可靠地禁止所述前喷射B、C，能够可靠地抑制排气中的一氧化碳（CO）量。从而，在所述发动机70的高速旋转、低负荷驱动时防止产生白烟的效果高。

进而，在第四个例子中，由于还配备有检测所述共轨式燃料喷射装置117的喷射量的喷射量检测机构11，所述共轨式燃料喷射装置117根据所述喷射量检测机构11的检测结果决定可否进行所述前喷射B、C，所以，可以恰当地根据所述发动机70的负荷状态进行或者不进行所述前喷射B、C，起到可靠地防止点火不良及燃烧不良，能够可靠地应对所述发动机70的高速旋转、低负荷驱动时产生白烟的问题的效果。

（7）.其它

本申请的发明并不局限于此所述实施方式，能够以各种形式来具体化。各个部分的结构并不局限于图中所示的实施方式，在不超出本申请的发明的主旨的范围内，可以进行种种变更。

附图标记说明

11  ECU（控制机构，喷射量检测机构）

14  旋转速度检测机构

70  发动机

117 共轨装置（共轨式燃料喷射装置）

120 共轨

141 拖拉机（作业车辆）

142 行驶机体

192 离合器踏板

233 主离合器

300 主离合器传感器（通断检测机构）

Claims (8)

1.一种发动机装置，配备有：

搭载在作业车辆上的发动机；和

在一个燃烧循环中向所述发动机多级喷射燃料的共轨式燃料喷射装置，

如果施加到所述发动机上的负荷处于比所述作业车辆的作业时的负荷低的低负荷状态，则所述共轨式燃料喷射装置不进行先于主喷射的前喷射。

2.如权利要求1所述的发动机装置，如果施加到所述发动机上的负荷处于所述低负荷状态以外的状态，则所述共轨式燃料喷射装置进行所述前喷射。

3.如权利要求1所述的发动机装置，还配备有接通、断开来自于所述发动机的动力传递的主离合器，

如果所述主离合器处于动力切断状态，则所述共轨式燃料喷射装置不进行所述前喷射。

4.如权利要求3所述的发动机装置，还配备有检测所述主离合器的动力通断状态的通断检测机构，

所述共轨式燃料喷射装置根据所述通断检测机构的检测结果决定可否进行所述前喷射。

5.如权利要求4所述的发动机装置，还配备有检测发动机旋转速度的旋转速度检测机构，

如果所述通断检测机构检测出所述主离合器的动力切断状态且由所述旋转速度检测机构检测出的发动机旋转速度在规定旋转速度以上，则所述共轨式燃料喷射装置不进行所述前喷射。

6.如权利要求1或2所述的发动机装置，还配备有检测所述共轨式燃料喷射装置的喷射量的喷射量检测机构，

所述共轨式燃料喷射装置根据所述喷射量检测机构的检测结果决定可否进行所述前喷射。

7.一种发动机装置，配备有：

搭载在作业车辆上的发动机；和

在一个燃烧循环中向所述发动机多级喷射燃料的共轨式燃料喷射装置，

如果施加到所述发动机上的负荷处于比所述作业车辆的作业时的负荷低的低负荷状态，则所述共轨式燃料喷射装置使先于主喷射的前喷射的喷射量比预先设定的规定量少。

8.如权利要求7所述的发动机装置，如果施加到所述发动机上的负荷处于所述低负荷状态以外的状态，则所述共轨式燃料喷射装置使所述前喷射的喷射量为所述规定量。

Images