JP2009132310A - Working vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、コモンレールを備えたエンジンを搭載した作業車に関する。 The present invention relates to a work vehicle equipped with an engine having a common rail.
コモンレールを搭載したエンジンにおいて、エンジンの負荷率によりコモンレール圧と燃料噴射量を変更する技術がある。負荷率が減少するとコモンレール圧を降下させて燃料噴射量を増大させている(例えば、特許文献1参照。)。
前述のような技術では、燃料の使用量が増大してしまう。
本発明の課題は、前述のような不具合を解消する作業車を提供することである。
In the technology as described above, the amount of fuel used increases.
The subject of this invention is providing the work vehicle which eliminates the above malfunctions.
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、コモンレール(1)を備えたエンジン(E)を搭載した作業車において、エンジン回転数と出力の関係を示す性能曲線上に全負荷状態の通常モードライン(L1)を設け、この通常モードライン(L1)に対して定格回転を下げて定格出力を下げた全負荷状態のエコノミーモードライン(L2)を設け、前記通常モードライン(L1)とエコノミーモードライン(L2)とを切り替える切替スイッチ(SW)を設けたことを特徴とする作業車としたものである。
The above object of the present invention is achieved by the following configuration.
That is, according to the first aspect of the present invention, in the work vehicle equipped with the engine (E) having the common rail (1), the normal mode line (L1) in the full load state is shown on the performance curve indicating the relationship between the engine speed and the output. The normal mode line (L1) and the economy mode line (L2) are provided with the economy mode line (L2) in the full load state in which the rated output is lowered to reduce the rated output. ), And a changeover switch (SW) is provided.
請求項1の作用は、切替スイッチ(SW)を操作することで、エンジンは通常モードライン(L1)と、定格回転を下げて定格出力を下げたエコノミーモードライン(L2)とに切り替える。 According to the first aspect of the present invention, the engine is switched between the normal mode line (L1) and the economy mode line (L2) in which the rated output is reduced by operating the changeover switch (SW).
請求項2記載の発明では、前記切替スイッチ(SW)は作業車のハンドル(16)に設けたことを特徴とする請求項1に記載の作業車としたものである。
請求項2の作用は、ハンドル(16)の切替スイッチ(SW)で切り替える。
According to a second aspect of the present invention, the changeover switch (SW) is provided on a handle (16) of the work vehicle.
The operation of the second aspect is switched by the selector switch (SW) of the handle (16).
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、ライン(L2)のエコノミーモードのように、定格回転数を下げて定格出力を下げた状態の全負荷カーブであるエコノミーモードを設けることで、燃料消費率が向上するようになる。また、必然的に車速が低下するために必要とされる出力が少なくてすむので、燃料消費量も減少するようになる。ライン(L1)とライン(L2)との切り替えについては、専用の切替スイッチ(SW)で行うことで、操作が容易となる。
Since the present invention is configured as described above, in the invention according to
請求項2記載の発明においては、この切替スイッチ(SW)は作業車のハンドル(16)に設ける構成としているので、ハンドル(16)から手を離すことなく、ハンドル(16)を操作しながら切り替え操作が可能となる。
In the invention according to
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。
The best mode for carrying out the present invention will be described.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a pressure accumulation type fuel injection device. The accumulator type fuel injection device is applied to, for example, a multi-cylinder diesel engine, but may be a gasoline engine. The accumulator fuel injection device pressurizes the
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。
Thus, the
The fuel in the fuel tank 3 is sucked into the high-pressure pump 4 driven by the engine E through the fuel filter 7 through the suction passage, and the high-pressure fuel pressurized by the high-pressure pump 4 is guided to the
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。
The high-pressure fuel in the
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。
In addition, a
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。
Specifically, the target common rail pressure is set according to the engine operating conditions, and the common rail pressure is feedback-controlled through the
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。
As shown in FIG. 2, the
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。 The traveling mode A is droop control in which the output also varies with the variation of the engine speed. It is used when traveling without farming. For example, when the traveling speed is reduced or stopped by applying a brake, the engine speed decreases with an increase in the traveling load, so that the traveling speed can be safely reduced or stopped.
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。 The normal work mode B is isochronous control in which the engine speed is constant and the output is changed according to the load even when the load varies. It is used for normal farm work. For example, if it is a tractor, it is when the cultivated land is hard during plowing work and resistance is applied to the plowing blade. Is the time.
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。 In the heavy work mode C, in addition to the isochronous control in which the engine speed is constant and the output is changed according to the load even when the load fluctuates in the same manner as the normal work mode B, the engine speed is increased when the load is close to the limit. This is a control with heavy load control that increases In particular, it is used when farming near the load limit. For example, when plowing with a tractor, the engine output increases beyond the normal limit even when encountering hard cultivated land, so work can be performed efficiently without interruption. .
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。 These work modes A, B, and C are operations of a work mode changeover switch that can switch between the work modes A, B, and C, or a shift operation of a traveling speed change lever of a farm vehicle (tractor, combine, rice transplanter, etc.) Alternatively, it is configured to be switched by an on / off operation or the like of a work clutch (rotary if it is a tractor, and mowing part or threshing part if it is a combine).
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。 In diesel engine E, pilot injection that injects a small amount of fuel in a pulse manner prior to main injection makes it possible to shorten the ignition delay, reduce the knocking noise peculiar to diesel engine E, and reduce noise It has a simple structure.
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。
This pilot injection is performed only once or twice before the main injection. By using the accumulator fuel injection device of the
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。
FIG. 3 shows a side view of a tractor equipped with a diesel engine having the
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。
The tractor includes
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。
A
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。
Further, an
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。
The
前記コモンレール1を有するディーゼルエンジンEを搭載したトラクターにおいて、通常のモードよりも定格回転数を下げて、燃料消費率の良い領域を使用するような別の全負荷カーブで作業を行うことのできるモード(エコノミーモード)を設ける構成とする。
In a tractor equipped with the diesel engine E having the
図5にはこのような状態を示したエンジン回転数と出力(トルク)の性能曲線を示している。ラインL1は通常の状態のときの性能曲線であり、ラインL2はエコノミーモードの性能曲線である。ラインL2のエコノミーモードのように、定格回転数を下げて定格出力を下げた状態の全負荷カーブであるエコノミーモードを設けることで、燃料消費率が向上するようになる。また、必然的に車速が低下するために必要とされる出力が少なくてすむので、燃料消費量も減少するようになる。また、前記ラインL1とラインL2との切り替えについては、専用の切替スイッチSWで行うことで、操作が容易となる。この切替スイッチSWは、図4に示しているように、作業車のハンドル16に設ける構成としている。これにより、ハンドル16から手を離すことなく、ハンドル16を操作しながら切り替え操作が可能となる。
FIG. 5 shows a performance curve of the engine speed and output (torque) showing such a state. The line L1 is a performance curve in a normal state, and the line L2 is a performance curve in the economy mode. As in the economy mode of the line L2, the fuel consumption rate is improved by providing an economy mode that is a full load curve in a state where the rated output is lowered and the rated output is lowered. In addition, since the vehicle speed is inevitably reduced, less output is required, and the fuel consumption is also reduced. Further, the switching between the line L1 and the line L2 is performed by using a dedicated changeover switch SW, thereby facilitating the operation. As shown in FIG. 4, the change-over switch SW is provided on the
また、前述したエコノミーモードの時において、インタークーラー付きターボを搭載しているディーゼルエンジンでは、インタークーラーを通過後の吸気温度が略60℃を越えないように構成する。具体的には、温度センサによりインタークーラー通過後の吸気温度を測定し、吸気温度が60℃を越えないようにアクセル開度を調整する構成とする。アクセル開度を絞ることでエンジン回転数が下がって車速が低下し、低下回転ほどブースト温度が低いことでインタークーラー通過後の吸気温度が下がるようになる。これにより、常に燃料消費の良い領域で作業させることができるようになり、燃料消費量も減るようになる。 Further, in the above-described economy mode, a diesel engine equipped with a turbo with an intercooler is configured such that the intake air temperature after passing through the intercooler does not exceed approximately 60 ° C. Specifically, the intake air temperature after passing through the intercooler is measured by a temperature sensor, and the accelerator opening is adjusted so that the intake air temperature does not exceed 60 ° C. By reducing the accelerator opening, the engine speed decreases and the vehicle speed decreases, and the lower the boost temperature, the lower the intake temperature after passing through the intercooler. As a result, it is possible to always work in an area where fuel consumption is good, and the fuel consumption is also reduced.
また、インタークーラーを通過後の吸気温度が略60℃を越えないようにするために無段変速装置付きミッションの減速比を変化させて車速を変化させ、エンジン回転数はアイソクロナス制御で一定回転数に保持するように構成してもよい。この状態を図6に示している。これにより、常に燃料消費の良い領域で作業させることができて、燃料消費量は減るようになる。 Also, in order to prevent the intake air temperature after passing through the intercooler from exceeding approximately 60 ° C, the speed of the transmission with the continuously variable transmission is changed to change the vehicle speed, and the engine speed is made constant by isochronous control. You may comprise so that it may hold | maintain. This state is shown in FIG. Thereby, it is possible to always work in an area where fuel consumption is good, and the fuel consumption is reduced.
別の方法として、コモンレールにおける燃料噴射タイミングや量などを設定スイッチにより変更可能に構成する。例えば、作業モード、路上モード、エコノミーモードなどである。そして、エコノミーモードでは、燃料噴射タイミングや量を燃費が低下する方向に補正する。そして、作業機負荷を低減させる制御を行う。 As another method, the fuel injection timing and amount in the common rail can be changed by a setting switch. For example, there are a work mode, a road mode, an economy mode, and the like. In the economy mode, the fuel injection timing and amount are corrected in the direction in which the fuel consumption decreases. And control which reduces work implement load is performed.
例えば、作業機の耕うん作業における耕うん深さを一定量以下に制御して過度な重耕うんを防止する。また、オーバーヒート発生時は、強制的にエコノミーモードに移行するようにする。 For example, an excessive heavy tillage is prevented by controlling the tilling depth in the tilling work of the working machine to a certain amount or less. When overheating occurs, the mode is forcibly shifted to the economy mode.
前述したトラクタにおいて、圃場内で旋回時においては、ハンドル16の操舵角が所定角度以上になると旋回状態であると判断して、アイソクロナス制御によりエンジン回転数を所定回転数まで低下させて旋回を行う。そして、旋回終了後においては直ぐにエンジン回転数を元の回転数には戻さずに、ロータリ21の降下とともに元の回転数の略50%まで復帰させる。そして、耕うん開始と同時にエンジン回転数を元の回転数(定格)まで次第に復帰させる構成とする。そして、所定時間後に元の回転数にしてアイソクロナス制御でエンジン回転数を保持する構成とする。この時系列とエンジン回転数との関係図を図7に示している。これにより、旋回終了後100%の車速から一気に耕うんを始めるよりも、最初にかかる負荷が小さくなるためにエンジン回転ドロップを防止することができるようになる。また、急激な負荷のかかりが和らぐため、スモークの発生を抑えることができるようになる。
In the above-described tractor, when turning in the field, when the steering angle of the
図8の矢印Yのように、アクセル開度により速度変動率を変えるように構成する。ラインL3のように、作業時(略100%アクセル時)においては、速度変動率は小さく構成することで、車速を一定に保持可能となる。また、ラインL4のように、旋回時(アクセル開度小)においては、速度変動率を大きく構成することで、滑らかに旋回できるようになる。また、旋回時においては、アクセル開度に対する回転数を小さくしてもよい。この状態を図9に示している。 As indicated by an arrow Y in FIG. 8, the speed variation rate is changed depending on the accelerator opening. As in the line L3, the vehicle speed can be kept constant by configuring the speed fluctuation rate to be small at the time of work (during approximately 100% acceleration). Further, as shown by line L4, when turning (accelerator opening is small), the speed can be smoothly turned by configuring the speed fluctuation rate to be large. Further, at the time of turning, the rotational speed with respect to the accelerator opening may be reduced. This state is shown in FIG.
図10に示すように、トルクリミット1、2、3を備え、この出力特性の切り替えを自動又は手動の選択スイッチで可能に構成する。自動の場合は、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)の圧力や排気温度などの情報により自動的に出力特性を切り替える構成とする。DPFに粒状化物質(PM)が詰まって再生の必要が出てくると、例えばDPFの上流側の圧力が上昇するので、この圧力情報により、自動的にトルクリミット3に切り替える構成とする。
As shown in FIG. 10,
ECU100は燃料噴射量を監視しており、最大まで使い切っていない時は、自動的に車速(無段変速ミッション)を上昇させる構成とする。この算出は負荷率で行う。負荷率は、現在の噴射量(出力)/全負荷時の燃料噴射量(出力)である。この負荷率が90%以下の場合、前述のように車速を上昇させる(図11)。これにより、エンジン出力を無駄なく使うことができるため、作業速度を速くすることができるようになる。また、負荷率が100%以上の状態が所定時間以上(2秒)続くと、車速を下げるように構成する。
The
図12のラインL5はエンジン回転数の変化を示し、ラインL6はミッションの減速比の変化を示している。ラインL5のように、作業始めのエンジン回転数をアイソクロナス制御で低回転に保持し、所定出力以上になるとエンジン回転数をアイソクロナス制御でリニアに上昇させていく構成とする。これと同時に、ミッションの減速比を減速させて車速を一定の保持する構成とする。これにより、出力の低いときには燃費の良い低回転を使用し、出力が大きくなるとエンジン回転を上げていくことで、燃料消費量が低く抑制できる。また、全負荷に達する前にエンジン回転を上げていくので、瞬間的に負荷が作用してもエンジン回転数が大きく下がることを防止できるようになる。 A line L5 in FIG. 12 shows a change in engine speed, and a line L6 shows a change in the reduction ratio of the mission. As in the line L5, the engine rotational speed at the beginning of work is maintained at a low rotational speed by isochronous control, and the engine rotational speed is linearly increased by isochronous control when the engine output exceeds a predetermined output. At the same time, the speed reduction ratio of the mission is reduced to keep the vehicle speed constant. Thereby, when the output is low, the fuel consumption can be reduced by using low rotation with good fuel efficiency and increasing the engine rotation when the output increases. Further, since the engine speed is increased before the full load is reached, it is possible to prevent the engine speed from greatly decreasing even if the load is instantaneously applied.
図13の矢印37は、エンジンから排出された排気ガスの流れを示している。この排気ガスの流れの途中において、酸化触媒(DOC)35とディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)36を設ける構成とする。DOC35不燃物質を酸化させ、DPF36は排気ガス中の粒状化物質(PM)を捕集するものである。DOC35やDPF36は、温度が下がると機能が低下してしまう。そこで、DOC35とDPF36の周辺を箱体38で覆って空間部40を形成し、この空間部40を経由(矢印39)して排気ガスを排出する構成とする。これにより、DOC35やDPF36の機能低下を防止できるようになる。
An
また、DPF36内の圧力を測定してPMの量を推測し、メイン噴射に対してポスト噴射を行うか否か、そして、ポスト噴射を行う場合はポスト噴射量を決定するようにしてもよい。DPF36内の圧力が高いとPMが堆積しているので、ポスト噴射を行ってDPF36内の温度を上昇させて、PMを焼き飛ばすようにする。
Further, the pressure in the
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。 It can be used for farm vehicles such as tractors and combiners as well as general vehicles.
(b)エンジン回転数と出力トルクの関係を示す線図。
E エンジン
1 コモンレール
16 ハンドル
L1 通常モードライン
L2 エコノミーモードライン
SW 切替スイッチ
Claims (2)
The work vehicle according to claim 1, wherein the changeover switch (SW) is provided on a handle (16) of the work vehicle.
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