JP2010053806A - Work mode switching device of tractor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、トラクターの作業モード切替装置に関し、コモンレール式ディーゼルエンジンを搭載したトラクターにおいて、トルクマップにより仕分けされた作業モードを作業内容によって切り替えるもの等の分野に属する。 The present invention relates to a work mode switching device for a tractor, and belongs to a field such as a tractor equipped with a common rail diesel engine that switches work modes sorted by a torque map according to work contents.
従来、電子ガバナ制御式の舶用内燃機関は公知となっているが、この場合の最大トルク制御方式としては、内燃機関の破損を回避するため、各回転数において得られる最大トルクは、内燃機関の許容最大トルクよりも低く抑えたトルクとなるように設定して、電子ガバナの燃料噴射量設定用ラック位置を制御しているが、このように最大トルクが抑えられている状態では、回転数の低減量が大きくなり船速が大幅に落ちるため、出漁の際や漁獲後の水揚げ位置までのいち早い到着が要求される漁船にとっては致命的な問題である。 Conventionally, an electronic governor-controlled marine internal combustion engine has been known. In this case, as a maximum torque control method, in order to avoid damage to the internal combustion engine, the maximum torque obtained at each rotational speed is The rack position for setting the fuel injection amount of the electronic governor is controlled by setting the torque to be lower than the allowable maximum torque, but in this state where the maximum torque is suppressed, This is a fatal problem for fishing boats that require early arrival at the time of fishing or landing after catching, since the amount of reduction will increase and the boat speed will drop significantly.
そこで、電子ガバナ制御式内燃機関における機関回転数に対する最大ラック位置の設定マップに関し、機関許容最大トルクよりも制限トルクを低く抑えるように最大ラック位置を設定した標準マップと、機関許容最大トルクを得られるように最大ラック位置を設定した特殊マップの二つのマップを記録し、任意にマップを切り替え可能とすると共に、特殊マップによる内燃機関の制御時間を限定し、且つ、標準マップによる内燃機関制御に戻してから一定時間は特殊マップへの切り替えを不能とするもの等が開示されている。
(例えば、特許文献1参照)
また、一般に、作業機用エンジンは過負荷状態、低負荷・無負荷状態で運転されることが多く、外的に掛かる負荷の変動が大きく、過負荷状態から無負荷状態に瞬時に移行したり、逆に無負荷状態から過負荷状態へ移行したりすることが作業中頻繁に起きる。例えば、農作業機としての耕耘機用エンジンでは、ロータリー装置により耕耘状態から非耕耘状態となったときは、定格負荷,定格回転数の状態から一瞬のうちに無負荷状態になり、逆に、ロータリー装置が空転している状態から一気に耕耘状態となったときは、負荷が急激に増加し、時として過負荷状態となるので、その増加に対応して燃料噴射量を調整しないとエンストを起こしてしまう恐れがある。
Therefore, regarding the setting map of the maximum rack position with respect to the engine speed in the electronic governor-controlled internal combustion engine, a standard map in which the maximum rack position is set so as to keep the limit torque lower than the engine allowable maximum torque and the engine allowable maximum torque are obtained. Two maps of the special map with the maximum rack position set are recorded so that the map can be arbitrarily switched, the control time of the internal combustion engine by the special map is limited, and the control of the internal combustion engine by the standard map is possible. There have been disclosed things that make it impossible to switch to a special map for a certain period of time after returning.
(For example, see Patent Document 1)
In general, work machine engines are often operated in an overload, low-load, or no-load condition, and there is a large fluctuation in the external load, resulting in an instantaneous transition from an overload condition to a no-load condition. Conversely, a transition from an unloaded state to an overloaded state frequently occurs during work. For example, in a tiller engine as a farming machine, when it is changed from a tilled state to a non-plowed state by a rotary device, it becomes a no-load state from the rated load and the rated rotational speed in an instant. When the device is in a tilled state at a stretch from the idle state, the load increases suddenly and sometimes overloads, so if the fuel injection amount is not adjusted in response to the increase, an engine stall will occur. There is a risk.
そこで、エンジンの運転状態が中負荷・高負荷であるか、低負荷・無負荷の何れであるか判別する負荷状態判別部と、負荷状態判別部が中負荷・高負荷であると判別したことに応答して中負荷・高負荷マップに基づいて空燃比によるフィードバック制御を行うフィードバック制御部と、負荷状態判別部が低負荷・無負荷であると判別したことに応答して、フィードバック制御を解除して燃料の多い側の目標空燃比を設定した低負荷・無負荷マップに基づいてオープン制御により噴射量の設定を行うオープン制御手段とを有するもの等が開示されている。(例えば、特許文献2参照)
しかし、前記の如く、電子ガバナ制御式内燃機関において、機関許容最大トルクよりも制限トルクを低く抑えるように最大ラック位置を設定した標準マップと、機関許容最大トルクを得られるように最大ラック位置を設定した特殊マップの二つのマップによりエンジンの運転制御を行うもの、並びに、耕耘機用エンジンにおいて、運転状態が中負荷・高負荷であると判別したことに応答して中負荷・高負荷マップに基づいた空燃比による制御と、低負荷・無負荷であると判別したことに応答して低負荷・無負荷マップに基づいた燃料の多い側の空燃比による制御とによりエンジンの運転制御を行うものでは、何れも低トルクと高トルクの二つのマップによるトルクモードを切り替えて運転を行うことは可能であるが、この二つのマップによるトルクモードのみでは、作業の種類が多岐に亘っている農作業機用のエンジンとしては、各種の作業モードに対するトルク適応性が不充分であり、良好な作業性能に支障を来す恐れがあった。 However, as described above, in the electronic governor-controlled internal combustion engine, the standard map in which the maximum rack position is set so as to keep the limit torque lower than the engine allowable maximum torque and the maximum rack position so as to obtain the engine allowable maximum torque. In response to the determination that the operating state is medium load / high load on the engine that controls engine operation using the two special maps and the tiller engine, the medium load / high load map is displayed. Control of engine operation based on control based on air-fuel ratio based on and control based on air-fuel ratio on the fuel-rich side based on low-load / no-load map in response to determination of low load / no load In either case, it is possible to switch between two torque modes, low torque and high torque. Rukumodo alone, the type of work as the engine for agricultural machines have diversified, is insufficient torque adaptability to various working modes, there is a risk that hinder the good working performance.
そこで本発明は、農作業機用のエンジンとして、各種の作業モードに対してトルク適応性を充分発揮できるよう改良することにより、良好な作業性能を得られるようにするものである。 Therefore, the present invention is to improve the torque adaptability to various working modes as an engine for agricultural machines, thereby obtaining good working performance.
請求項1の発明は、コモンレール式ディーゼルエンジンを搭載したトラクターにおいて、高負荷対応の高トルクマップ(A)を使用する複数の作業モードと、通常負荷対応の低トルクマップ(B)を使用する複数の作業モードとを作業内容に応じて切り替え可能に割り付けたモード切替スイッチ(1)を設けたことを特徴とするトラクタの構成とする。 According to the first aspect of the present invention, in a tractor equipped with a common rail type diesel engine, a plurality of work modes using a high torque map (A) for high loads and a plurality of low torque maps (B) for normal loads are used. The tractor is characterized in that a mode changeover switch (1) is provided which is assigned so as to be switchable according to the work content.
このような構成により、トラクターの適宜位置に配置した、高トルクマップ(A)による複数の作業モードと低トルクマップ(B)による複数の作業モードとを割り付けしているモード切替スイッチ(1)を、負荷率が大きい高負荷時の作業モードに対しては高トルクマップ(A)側に、通常負荷時の作業モードに対しては噴射タイミングを進角させた低燃費による低トルクマップ(B)側に、各々作業内容に応じて切り替えることにより、高トルクマップ(A)又は低トルクマップ(B)による最適の作業モードを選択することができる。 With such a configuration, the mode changeover switch (1), which is arranged at an appropriate position of the tractor and assigns a plurality of work modes based on the high torque map (A) and a plurality of work modes based on the low torque map (B). The high torque map (A) for the high load work mode with a large load factor, and the low torque map (B) with low fuel consumption with the injection timing advanced for the normal load work mode. By switching to the side according to the work content, the optimum work mode based on the high torque map (A) or the low torque map (B) can be selected.
請求項2の発明は、耕耘作業を行う作業モード時において、前記高トルクマップ(A)と低トルクマップ(B)とをそれぞれ作業内容に応じて切り替え可能に設けたことを特徴とする請求項1記載のトラクタの構成とする。 The invention according to claim 2 is characterized in that the high torque map (A) and the low torque map (B) are provided so as to be switchable according to the work contents in the work mode for performing the tillage work. It is set as the structure of the tractor of 1 description.
このような構成により、トラクターにおける耕耘作業時に、負荷率が大きい作業負荷時には高トルクマップ(A)側に、通常の作業負荷時には噴射タイミングを進角させた低燃費による低トルクマップ(B)側に、各々作業内容に応じて切り替えることにより、耕耘作業を作業負荷に影響されることなく行わせることができる。 With such a configuration, during a plowing operation on a tractor, the high torque map (A) side is applied to a high torque map (A) side when the load factor is large, and the low torque map (B) side with low fuel consumption is advanced in the injection timing during a normal work load. Further, by switching according to the work contents, the tilling work can be performed without being affected by the work load.
請求項1の発明では、上記作用の如く、トラクターの適宜位置に配置したモード切替スイッチ(1)を、負荷率が大きい高負荷時の複数の作業モードに対しては高トルクマップ(A)側に、通常負荷時の複数の作業モードに対しては噴射タイミングを進角させた低燃費による低トルクマップ(B)側に、各々作業内容に応じて切り替えることにより、高トルクマップ(A)又は低トルクマップ(B)による最適の作業モードを選択することができるから、従来の如く、低トルクモードにおいて負荷率が大きくなったとき、回転数が低下し作業性能に支障を生じると共に燃費性能も悪くなるということがなく、各種の作業モードに対する優れたトルク適応性により良好な作業性能と燃費性能を得ることができる。 In the first aspect of the invention, as described above, the mode changeover switch (1) arranged at an appropriate position of the tractor is arranged on the high torque map (A) side for a plurality of work modes at a high load with a large load factor. In addition, the high torque map (A) or the high torque map (A) or Since it is possible to select an optimal work mode based on the low torque map (B), when the load factor increases in the low torque mode as in the conventional case, the rotational speed decreases, causing trouble in work performance and fuel efficiency. Good work performance and fuel efficiency can be obtained with excellent torque adaptability to various work modes without being worsened.
請求項2の発明では、上記作用の如く、トラクターにおける耕耘作業時に、負荷率が大きい高負荷対応の高トルクマップ(A)と、通常負荷対応の噴射タイミングを進角させた低燃費による低トルクマップ(B)側に、各々作業内容に応じて切り替えることができるから、従来の如く、低トルクモードにおいて負荷率が大きくなったとき、回転数が低下し作業性能に支障を生じると共に燃費性能も悪くなるということがなく、耕耘作業を作業負荷に影響されず良好な燃費性能により行わせることができる。 In the invention of claim 2, as described above, at the time of tillage work on a tractor, a high torque map (A) corresponding to a high load with a large load factor and a low torque due to low fuel consumption by advancing the injection timing corresponding to a normal load Since it can be switched to the map (B) according to the work contents, when the load factor becomes large in the low torque mode as in the conventional case, the rotational speed is reduced, causing trouble in work performance and fuel efficiency. There is no deterioration, and the tilling work can be performed with good fuel efficiency without being affected by the work load.
コモンレール式ディーゼルエンジンを搭載したトラクターにおいて、高負荷対応の高トルクマップAを使用する複数の作業モードと、通常負荷対応の低トルクマップBを使用する複数の作業モードとを作業内容に応じて切り替え可能に割り付けたモード切替スイッチ1を設ける。また、前記コモンレール式ディーゼルエンジンを搭載したトラクターにおいて、耕耘作業を行う作業モード時に高トルクマップAと低トルクマップBとを作業内容に応じて切り替え可能に設ける。
In a tractor equipped with a common rail diesel engine, switch between multiple work modes that use a high torque map A for high loads and multiple work modes that use a low torque map B for normal loads, depending on the work content. A mode change-over
以下に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
コモンレール式ディーゼルエンジンEについて、図3のシステム図によりその概要を示す如く、コモンレール式(蓄圧式燃料噴射方式)とは、各気筒への燃料噴射を要求圧力に調整して供給するコモンレール10(蓄圧室)を介して行うものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in the system diagram of FIG. 3 for the common rail type diesel engine E, the common rail type (accumulation type fuel injection method) is a common rail 10 (accumulation pressure) that is supplied by adjusting the fuel injection to each cylinder to the required pressure. Room).
燃料タンク11内の燃料は吸入通路により燃料フィルタ12を介して該エンジンEで駆動される高圧ポンプ13に吸入され、この高圧ポンプ13によって加圧された高圧燃料は吐出通路14によりコモンレール10に導かれ蓄えられる。
The fuel in the fuel tank 11 is sucked into the
該コモンレール10内の高圧燃料は各高圧燃料供給通路16により気筒数分のインジェクター17に供給され、エンジンコントロールユニット18(以後ECUという)からの指令に基づき、各気筒毎にインジェクター17が開弁作動して、高圧燃料が該エンジンEの各燃焼室内に噴射供給され、各インジェクター17での余剰燃料(リターン燃料)は各燃料戻し管19により共通の燃料戻し通路20へ導かれ、この燃料戻し通路20によって燃料タンク11へ戻される。
The high-pressure fuel in the
また、コモンレール10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13に圧力制御弁21が設けられており、この圧力制御弁21はECU18からのデューティ信号によって、高圧ポンプ13から燃料タンク11への余剰燃料の燃料戻し通路20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10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。
Further, 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、レール圧センサ22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21を介してコモンレール圧をフィードバック制御する。
Specifically, the target common rail pressure is set according to the engine operating conditions, and the common rail pressure is feedback-controlled through the
農作業機におけるコモンレール式ディーゼルエンジンEのECU18は、回転数と出力トルクの関係において、回転数の変動で出力も変動するドループ制御と、負荷が変動しても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と、アイソクロナス制御が負荷限界近くになると回転数を上昇させ出力を上げる重負荷制御とによる三種類の制御モードを設定している。
The
ドループ制御は、農作業を行わず移動走行する場合に使用するものであり、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。 Droop control is used when traveling without farming. For example, when the traveling speed is reduced or stopped by applying a brake, the engine speed decreases as the traveling load increases. Therefore, it is possible to safely reduce or stop the traveling speed.
アイソクロナス制御は、通常の農作業を行う場合に使用するものであり、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、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のでオペレータが楽に操縦できる。 Isochronous control is used when performing normal farming work.For example, if a tractor is cultivated and the cultivated land is hard and resistance is applied to the cultivating blade, and if it is a combine, there is a lot of harvest during harvesting. Even when it increases, the output fluctuates and maintains the rotation speed, so that the operator can operate easily.
重負荷制御は、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り、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い。 Heavy load control is used especially when farming near the load limit.For example, when plowing with a tractor, engine output is usually at the normal limit even when encountering hard cultivated land. The work will not be interrupted.
従来、ディーゼルエンジンでは、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特有の、所謂ノック音を低減することが知られている。 Conventionally, in a diesel engine, it is known to perform pilot injection that injects a small amount of fuel in a pulse manner prior to main injection, thereby shortening the ignition delay and reducing the so-called knocking noise peculiar to the diesel engine. .
このパイロット噴射は、メイン噴射の前に1回乃至2回に固定して行われるものであったが、前記コモンレール10のシステムを用いることで、エンジン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。
This pilot injection is performed once or twice before the main injection. However, by using the system of the
コモンレール式ディーゼルエンジンEは、図4の全体構成に示す如く、クランク軸3を軸支したシリンダブロック4の上部にシリンダヘッド5を、下部にオイルパン6を配設すると共に、前部にギヤトレーンを内装したギヤケース7と冷却ファン8を、後部にフライホイル9を配設させる。
In the common rail type diesel engine E, as shown in the overall configuration of FIG. 4, a
該シリンダヘッド5の吸気側に吸気マニホールド23を接続し、その下方側近傍位置に前記コモンレール10を装着配置すると共に、その下方側にはギヤケース7により駆動される前記高圧ポンプ13を配置して設け、シリンダヘッド5の上面に前記インジェクター17を嵌着配設して構成させる。
An
コモンレール式ディーゼルエンジンEを搭載したトラクターTは、図5の全体構成に示す如く、機体の前後部に前輪31と後輪32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30の変速装置によって適宜変速して、これら前輪31と後輪32に伝えるように構成している。
A tractor T equipped with a common rail type diesel engine E has a
機体中央であってキャビン33内のハンドルポスト34にはステアリングハンドル35が支持され、その後方にはシート36が設けられており、該ハンドル35の下方には、機体の進行方向を前後方向に切り替える前後進レバー37が設けられている。この前後進レバー37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。ロータリ装置38は機体後方にリンク39で連結構成されている。
A steering handle 35 is supported on a handle post 34 in the
該ハンドルポスト34の上部に位置するパネル29に、図1及び図2に示す如く、負荷率が大きい高負荷時に対応させる高トルクマップAの領域に、4WD駆動時における4WD作業モード1a,旋回時のみ前輪31を駆動する前輪増速旋回モード1b,高負荷時における重耕耘作業モード1c等と、通常負荷時に対応させる噴射タイミングを進角させた低燃費による低トルクマップBの領域に、通常負荷時における通常耕耘作業モード1d,ローダー作業を行うローダーモード1e,通常走行を行う走行モード1f等とを割り付けしたモード切替スイッチ1を配置して構成している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the panel 29 located on the upper portion of the handle post 34 has a high torque map A area corresponding to a high load ratio and a
このような構成により、パネル29に位置しているモード切替スイッチ1により、作業内容に応じて、高トルクマップAの領域に配置している4WD作業モード1a,前輪増速旋回モード1b,重耕耘作業モード1c等を適時切り替えて高負荷時の作業モードに対応させると共に、低トルクマップBの領域に配置している通常耕耘作業モード1d,ローダーモード1e,走行モード1f等を適時切り替えて通常負荷時の作業モードに対応させることにより、高トルクマップA又は低トルクマップBによる最適の作業モードを選択することができるから、従来の如く、低トルクモードにおいて負荷率が大きくなったとき、回転数が低下し作業性能に支障を生じると共に燃費性能も悪くなるということがなく、優れたトルク適応性を充分発揮して良好な作業性能と燃費性能を得ることができる。
With such a configuration, the
また、高トルクと低トルクの二つのマップを選択切り替えすることにより作業モードに対応させるシステムを有するもので、負荷率によって二つのマップから作業に適したマップを計算し、この計算したマップにより制御を行うもの等は見当たらない。 In addition, it has a system that corresponds to the work mode by selectively switching between two maps of high torque and low torque, calculates a map suitable for work from the two maps according to the load factor, and control by this calculated map I don't see anything to do.
そこで、コモンレール式ディーゼルエンジンEを搭載したトラクターTにおいて、前記の如き、高トルクマップAと低トルクマップBによる二つのトルクモードを選択切り替えすることにより作業モードに対応させるシステムを有するもので、耕耘深さ等の負荷率情報によって作業に適した目標のトルクマップ計算を可能に構成させることにより、図6のフローチャートに示す如く、負荷率情報によって作業に適した目標のトルクマップを計算し、この計算によってマップの変更が必要なときは、二つのマップから作業に適した最適マップへの選択切り替えを行い、この最適マップにより制御を行うことにより、作業時の低燃費性及びトルクマップの計算による効率化を図ることができる。 Therefore, the tractor T equipped with the common rail type diesel engine E has a system corresponding to the work mode by selectively switching the two torque modes by the high torque map A and the low torque map B as described above. By configuring the target torque map suitable for the work based on the load factor information such as the depth, a target torque map suitable for the work is calculated based on the load factor information as shown in the flowchart of FIG. When it is necessary to change the map by calculation, the selection map is switched from the two maps to the optimum map suitable for the work, and the control is performed using this optimum map. Efficiency can be improved.
また、高トルクと低トルクの二つのマップを選択切り替えすることにより作業モードに対応させるシステムを有するもので、低トルクのトルクモードでは負荷率が高くなることにより回転数の低下等を生じ燃費性能に難点があった。 In addition, it has a system that corresponds to the work mode by selectively switching between two maps of high torque and low torque. In the torque mode of low torque, the load factor becomes high, resulting in a decrease in the rotational speed and the like. There were difficulties.
そこで、コモンレール式ディーゼルエンジンEを搭載したトラクターTにおいて、前記の如き、高トルクマップAと低トルクマップBによる二つのトルクモードを選択切り替えすることにより作業モードに対応させるシステムを有するもので、負荷率が一定値以上のときは自動的に高トルクマップAによるトルクモードに切り替え可能に構成させることにより、図7のフローチャートに示す如く、通常の作業では低燃費モードによる低トルクマップBにて作業を行うが、負荷率情報によって負荷率が一定値以上になると自動的に高トルクマップAに切り替え、作業時の燃費を向上させる制御を行うことにより、作業時の低燃費性及びトルクマップの自動切り替えによる効率化を図ることができる。 Therefore, the tractor T equipped with the common rail type diesel engine E has a system corresponding to the work mode by selectively switching the two torque modes by the high torque map A and the low torque map B as described above. When the rate is greater than a certain value, it is possible to automatically switch to the torque mode based on the high torque map A, and as shown in the flowchart of FIG. However, when the load factor becomes a certain value or more according to the load factor information, it automatically switches to the high torque map A and performs control to improve fuel efficiency during work, thereby reducing fuel consumption during work and automatic torque map. Efficiency can be improved by switching.
また、高トルクと低トルクの二つのマップを選択切り替えすることにより作業モードに対応させるシステムを有するもので、CAN通信により回転制御方法(ドループ制御,アイソクロナス制御)やトルクカーブを選択できるものは見当たらない。 In addition, there is a system that corresponds to the work mode by selectively switching between two maps of high torque and low torque. If you can find a rotation control method (droop control, isochronous control) or torque curve by CAN communication Absent.
そこで、コモンレール式ディーゼルエンジンEを搭載したトラクターTにおいて、前記の如き、高トルクマップAと低トルクマップBによる二つのトルクモードを選択切り替えすることにより作業モードに対応させるシステムを有するもので、作業時はアイソクロナス制御にてエンジン回転数の制御を行い、旋回時や後退時等でエンジン回転数を変更する場合は、CAN通信によりドループ制御に切り替えると共に、アクセル開度指示によりエンジン回転数を制御可能に構成させる。 Therefore, the tractor T equipped with the common rail type diesel engine E has a system corresponding to the work mode by selectively switching the two torque modes by the high torque map A and the low torque map B as described above. When the engine speed is controlled by isochronous control and the engine speed is changed during turning or reversing, it is switched to droop control by CAN communication and the engine speed can be controlled by the accelerator opening instruction. To configure.
このような構成により、図8のフローチャートに示す如く、初期設定値をCANメッセージにて送信を行い、CANによる変更が承認されたときは、図9の線図に示す如く、アクセル開度,回転制御方法,トルクカーブ等の変更を行うと共に、この変更の完了をCANメッセージにて返信を行う。このように、CAN通信によりエンジン回転数,回転制御方法(ドループ制御,アイソクロナス制御),トルクカーブ等が選択可能であるから、作業モードによって適切な制御方法によりエンジンを制御することができる。 With such a configuration, as shown in the flowchart of FIG. 8, the initial setting value is transmitted by a CAN message, and when the change by the CAN is approved, as shown in the diagram of FIG. The control method, torque curve, and the like are changed, and completion of the change is returned by a CAN message. As described above, the engine speed, the rotation control method (droop control, isochronous control), the torque curve, and the like can be selected by CAN communication. Therefore, the engine can be controlled by an appropriate control method depending on the work mode.
また、トラクターの旋回時等において急に負荷が軽くなったような場合、エンジン回転数が無負荷最高回転数まで上昇することにより高速旋回となるため、違和感と共に操作性が阻害されるものであった。 In addition, when the load suddenly decreases during turning of the tractor, etc., the engine speed increases to the maximum no-load speed, resulting in high-speed turning. It was.
このため、コモンレール式ディーゼルエンジンEを搭載したトラクターTにおいて、作業状態の判別確認により平均のエンジン回転数の算出を行い、旋回時等にロータリ装置38の上昇を検出したときは、急激な負荷の軽減により無負荷最高回転数まで上昇しようとするエンジン回転数を作業時の平均回転数となるよう制御可能に構成させる。
For this reason, in the tractor T equipped with the common rail diesel engine E, the average engine speed is calculated by checking the working state, and when the rise of the
このような構成により、図10のフローチャート及び図11の線図に示す如く、作業状態の判別確認により平均のエンジン回転数の算出を行い、旋回時等にロータリ装置38の上昇を検出したときは、急激な負荷の軽減により無負荷最高回転数まで上昇しようとするエンジン回転数を、回転数の変動で出力も変動するドループ制御又は自動アクセル制御でないときには、作業時の平均回転数となるよう制御が可能になると共に、再び作業を開始したときはエンジン回転数を通常の回転状態に制御を行うことができる。このように、急激な負荷の軽減時に作業時の平均回転数となるよう制御が可能となるから、違和感を低減すると共に操作性の向上を図ることができる。
With such a configuration, as shown in the flowchart of FIG. 10 and the diagram of FIG. 11, when the average engine speed is calculated by checking and confirming the working state, and when the rise of the
また、エンジン回転数が1000回転以下のような低い回転数の場合、通常、エンジンの始動性を優先させて噴射タイミングを進角させるが、通常運転時における1000回転以下の有負荷状態では始動時とは燃焼状態が異なるため、噴射タイミングを進角させた状態では逆に燃費が悪化し、エンジントルクが減少して粘りが出ないという難点があった。 In addition, when the engine speed is a low speed such as 1000 rpm or less, the injection timing is usually advanced by giving priority to the engine startability, but at the time of start in a loaded state of 1000 rpm or less during normal operation. Since the combustion state is different from that in the case where the injection timing is advanced, the fuel efficiency is worsened, and the engine torque is reduced and the stickiness does not occur.
このため、コモンレール式ディーゼルエンジンEを搭載したトラクターTにおいて、エンジンが始動モード以外のとき、エンジン回転数が1000回転以下で、且つ指示噴射量が一定値以上のときは、噴射タイミングを遅角させるよう制御可能に構成させることにより、図12のフローチャートに示す如く、エンジンの状態確認により始動モードではないときに、エンジン回転数が1000回転以下を確認した状態で、且つ指示噴射量が一定値以上を確認したときは、メイン噴射タイミングを遅角させる。このように、トップ発進やスロー耕耘時等の低回転使用時に回転低下した際に、噴射タイミングを遅角させることで燃費が良好となり、エンジントルクが増大してそれ以上の回転低下を抑止することができる。 For this reason, in the tractor T equipped with the common rail diesel engine E, when the engine is not in the start mode, when the engine speed is 1000 revolutions or less and the command injection quantity is a certain value or more, the injection timing is retarded. As shown in the flowchart of FIG. 12, when the engine state is not in the start mode, the engine speed is confirmed to be 1000 rpm or less, and the command injection amount is a certain value or more. Is confirmed, the main injection timing is retarded. In this way, when the rotation decreases when using low rotation, such as when starting from the top or slow tillage, the fuel injection rate is retarded to improve fuel economy and increase the engine torque to prevent further decrease in rotation. Can do.
また、エンジン回転数が1000回転以下のような低い回転数の場合、通常、エンジンの始動性を優先させて噴射パターン、例えば火付きの良いパイロット噴射を行ったりするが、一度エンジンが運転状態となり負荷等によって回転数が低下した際には、スモークが発生し易く、このスモークを制御するにはパイロット噴射では不向きであった。 In addition, when the engine speed is low, such as 1000 rpm or less, usually the engine startability is prioritized and the injection pattern, for example, pilot ignition with good ignition, is performed. When the rotational speed decreases due to a load or the like, smoke is likely to be generated, and pilot injection is not suitable for controlling this smoke.
このため、コモンレール式ディーゼルエンジンEを搭載したトラクターTにおいて、エンジンが始動モード以外のとき、エンジン回転数が900回転以下で、且つ指示噴射量が一定値以上のときは、噴射パターンをパイロット噴射からアフター噴射に切り替え可能に構成させることにより、図13のフローチャートに示す如く、エンジンの状態確認により始動モードではないときに、エンジン回転数が900回転以下を確認した状態で、且つ指示噴射量が一定値以上を確認したときは、パイロット噴射をOFFすることによりアフター噴射をONすることができる。 For this reason, in the tractor T equipped with the common rail type diesel engine E, when the engine is not in the start mode, when the engine speed is 900 rotations or less and the command injection amount is a certain value or more, the injection pattern is changed from pilot injection. By switching to after injection, as shown in the flowchart of FIG. 13, when the engine speed is not in the start mode by checking the engine state, the engine speed is confirmed to be 900 rpm or less, and the indicated injection amount is constant. When the value is confirmed to be greater than or equal to the value, after injection can be turned on by turning off pilot injection.
このアフター噴射については、従来、コモンレールエンジンではノズル耐久性の面から1サイクル当たりの噴射回数が2〜3回等に制限されるため、ECUマップ上でアフター噴射が設定されていても、パイロット噴射が設定されているときは通常ではパイロット噴射が優先されアフター噴射が行われないため、前記の如く、パイロット噴射をOFFするだけで予め設定しておいたアフター噴射がONされることになる。このように、トップ発進やスロー耕耘時等の低回転使用時に回転低下した際に、パイロット噴射からスモーク抑制に効果があるアフター噴射に切り替えることで、スモークの発生量を大幅に減らすことができる。 With regard to this after-injection, conventionally, in common rail engines, the number of injections per cycle is limited to 2 to 3 from the viewpoint of nozzle durability, so even if after-injection is set on the ECU map, pilot injection In general, pilot injection is prioritized and after-injection is not performed. Therefore, as described above, after the pilot injection is simply turned OFF, the preset after-injection is turned ON. As described above, when the rotation is reduced at the time of low rotation such as top start or slow tillage, the amount of smoke generated can be greatly reduced by switching from pilot injection to after injection that is effective in suppressing smoke.
また、コモンレール式ディーゼルエンジンEを搭載したトラクターTにおいて、アクセル開度100%が2秒以上継続したときは、アフター噴射量を略全量とし、それ以外のときはアフター噴射量を60%程度とするよう構成させることにより、図14のフローチャートに示す如く、アフター噴射量を60%程度とする通常作業時に、アクセル開度の確認により開度100%が2秒以上継続したときは、アフター噴射量を略全量とする。
Further, in the tractor T equipped with the common rail diesel engine E, when the
このようなアフター噴射を行うことによりスモークを抑制する効果があると共に、アフター噴射量を更に増量することで1サイクルにおいて噴射量を分散させた形となり、結果として噴射期間が延びたのと同じような効果でNoxが低減される。このように、作業時等の如き回転変動が少ないときにはアフター噴射量を多めでNox低減を重視し、路上走行の如きスモークが発生し易い状況ではアフター噴射量を減らしスモーク抑制を重視するといったように、目的別に仕分けすることで排ガスをよりクリーンにすることができる。 By performing such after-injection, there is an effect of suppressing smoke, and by further increasing the after-injection amount, the injection amount is dispersed in one cycle, and as a result, the injection period is extended. As a result, Nox is reduced. In this way, when the rotation fluctuation is small, such as during work, the after-injection amount is increased, and nox reduction is emphasized. In situations where smoke is likely to occur, such as on the road, the after-injection amount is reduced and smoke suppression is emphasized. By sorting by purpose, exhaust gas can be made cleaner.
また、図15の線図に示す如く、エンジンの燃料噴射において、常温時はトルクリミット(噴射量制限)が掛かり難くなるため、アクセルフィルターを効かせてトルクリミットと併用させることでスモークを抑制することができるが、低温時はエンジンフリクションの増加や燃料が冷えている等の原因により、アクセル0%時の指示噴射量が高くなるため、トルクリミットが掛かり易くなりアクセルフィルターを掛けなくてもスモークは抑制される。しかし、このような場合に、アクセルを踏み込むとトルクリミットと共にアクセルフィルターが加わり更にアクセルレスポンスが悪化するという難点があった。
Further, as shown in the diagram of FIG. 15, in the fuel injection of the engine, since it is difficult to apply a torque limit (injection amount restriction) at normal temperature, smoke is suppressed by using the accelerator filter together with the torque limit. However, when the temperature is low, the command injection amount at the time of
そこで、コモンレール式ディーゼルエンジンEを搭載したトラクターTにおいて、水温の高低に応じて設定するアクセルフィルター係数kを、図16の線図に示す如く、0度C以下のときは係数を0(補正なし)とし、60度C以上のときは係数を1とし、0〜60度Cのときは0〜1を直線的に結んだ係数とした構成とすることにより、図17のフローチャートに示す如く、エンジン始動時において水温を監視し、この水温の状態によってアクセルフィルター係数kを決定して変更を行わせる。このように、低温時にはトルクリミットによる噴射量制限自体がアクセルフィルターの役目を果たすため、アクセルフィルターを減量又は解除することによりアクセルレスポンスを向上できると共に、常温時はアクセルフィルターが掛かるためスモークを抑制することができる。 Therefore, in the tractor T equipped with the common rail type diesel engine E, the accelerator filter coefficient k set according to the water temperature is set to 0 (no correction) when it is 0 degrees C or less as shown in the diagram of FIG. ), The coefficient is set to 1 when the temperature is 60 degrees C or more, and the coefficient is formed by linearly connecting 0 to 1 when the temperature is 0 to 60 degrees C. As shown in the flowchart of FIG. The water temperature is monitored at the time of start-up, and the accelerator filter coefficient k is determined and changed according to the state of the water temperature. In this way, since the injection amount limitation by the torque limit itself acts as an accelerator filter at low temperatures, the accelerator response can be improved by reducing or releasing the accelerator filter, and smoke is suppressed because the accelerator filter is applied at room temperature. be able to.
また、コンバインの旋回時における回転制御において、CAN通信によりアクセル開度を支持することで、アイソクロナス制御によりエンジン回転数を制御するものは見当らない。 In addition, in the rotation control at the time of turning of the combine, there is no one that controls the engine speed by isochronous control by supporting the accelerator opening by CAN communication.
そこで、コモンレール式ディーゼルエンジンEを搭載したコンバインにおいて、作業時は全回転域をアイソクロナス制御により回転制御を行うと共に、籾排出時や旋回時はCAN通信によりアクセル開度を変更してエンジン回転数を変更する構成で、負荷率情報により車速を制御することによってエンジン回転数を一定に保持することが可能となる。 Therefore, in a combine equipped with a common rail type diesel engine E, the rotation speed is controlled by isochronous control for the entire rotation range at the time of operation, and the accelerator opening is changed by CAN communication at the time of dredging or turning, so that the engine speed is adjusted. With the configuration to be changed, the engine speed can be kept constant by controlling the vehicle speed based on the load factor information.
このような構成により、図18のフローチャートに示す如く、全回転域でアイソクロナス制御を行っているときに、CANメッセージにて送信を行い、図19の線図に示す如く、CANによるアクセル開度の変更を行うと共に、負荷率の確認により車速の制御を行い、エンジン回転数を一定に保持することができる。この変更の完了をCANメッセージにて返信を行う。このように、全域アイソクロナス制御にてCAN通信によりエンジン回転数を制御すると共に、負荷率情報により車速を一定に保持することで、エンジン回転数を一定に保持することができる。 With such a configuration, as shown in the flowchart of FIG. 18, when isochronous control is performed in the entire rotation range, transmission is performed using a CAN message. As shown in the diagram of FIG. While making the change, the vehicle speed can be controlled by checking the load factor, and the engine speed can be kept constant. The completion of this change is returned as a CAN message. As described above, the engine speed can be kept constant by controlling the engine speed by CAN communication by the whole area isochronous control and keeping the vehicle speed constant by the load factor information.
また、EGRシステムを有するエンジンにおいて、エンジンの運転状態が急変した場合、最適なEGRの駆動状態になるまでにタイムラグを生じる。このタイムラグによる課題の一つとして、一時的に吸気量不足となり黒煙を排出したり出力が低下する現象がある。 Further, in an engine having an EGR system, when the engine operating state suddenly changes, a time lag occurs until the optimum EGR driving state is reached. One of the problems caused by this time lag is a phenomenon in which the amount of intake air temporarily becomes short and black smoke is discharged or the output is reduced.
そこで、電子制御EGRを有するコモンレール式ディーゼルエンジンEを搭載したトラクターTやコンバイン等の農作業機において、図20に示す如く、該エンジンEのシリンダヘッド5排気側に接続した排気マニホールド24と、ターボ過給器25の排気タービン側25aとを排気経路26により接続すると共に、ターボ過給機25のコンプレッサ25b側と吸気マニホールド23とをインタークーラ27を経て吸気経路28により接続し、排気経路26の途中と吸気経路28の途中とをEGR経路40によって接続して配設させる。
Therefore, in an agricultural machine such as a tractor T or a combine equipped with a common rail diesel engine E having an electronically controlled EGR, as shown in FIG. 20, an
該排気経路26にEGR経路40を接続するEGRガス導入側にEGR率調整用のEGRバルブ41を配置し、このEGRバルブ41をECU18によって電気制御可能に接続して構成させる。
An
このような構成により、耕耘作業の開始,刈取作業の開始,旋回動作等によりエンジン負荷が大きく増加側に変化する車両挙動を、位置センサ,加速度センサ,車載カメラの映像等によって予見検出することにより、検出した信号をトリガーとしてEGR率が低下する側にEGRバルブ41を自律的に事前制御を行わせることができる。
With such a configuration, the vehicle behavior in which the engine load greatly changes due to the start of tillage work, the start of cutting work, turning operation, etc. is foreseeed and detected by the image of the position sensor, acceleration sensor, in-vehicle camera, etc. Then, the
このEGR率の自律的な事前制御により、全負荷作業中に負荷が大きくなり急激なエンジン回転数の低下が発生した場合においても、図21(a)の線図に示す如く、従来のタイムラグが大きく黒煙排出の多いEGR制御状態から、図21(b)の線図に示す如く、最適なEGR制御状態になるまでのタイムラグを低減することができるから、一時的な吸気量不足をカバーして黒煙排出や出力低下を抑制することができる。 As shown in the diagram of FIG. 21 (a), the conventional time lag is reduced even when the load becomes large and the engine speed rapidly decreases during full load work due to the autonomous prior control of the EGR rate. As shown in the diagram of Fig. 21 (b), the time lag from the large EGR control state with a large amount of black smoke emission to the optimal EGR control state can be reduced. Therefore, black smoke emission and output reduction can be suppressed.
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することができる。 It can also be used for general vehicles including agricultural machines such as tractors and combines.
(b)全負荷作業中に負荷が大きくなり急激なエンジン回転数の低下が発生した場合における本提案のEGR制御状態を示す線図。 (B) The diagram which shows the EGR control state of this proposal in case a load becomes large during a full load operation | work and the engine speed falls rapidly.
1 モード切替スイッチ
1a 4WD作業モード
1b 前輪増速旋回モード
1c 重耕耘作業モード
1d 通常耕耘作業モード
1e ローダーモード
1f 走行モード
A 高トルクマップ
B 低トルクマップ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008220968A JP2010053806A (en) | 2008-08-29 | 2008-08-29 | Work mode switching device of tractor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008220968A JP2010053806A (en) | 2008-08-29 | 2008-08-29 | Work mode switching device of tractor |
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JP2008220968A Pending JP2010053806A (en) | 2008-08-29 | 2008-08-29 | Work mode switching device of tractor |
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JP2007040301A (en) * | 2005-07-06 | 2007-02-15 | Komatsu Ltd | Engine controller for working vehicle |
-
2008
- 2008-08-29 JP JP2008220968A patent/JP2010053806A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007040301A (en) * | 2005-07-06 | 2007-02-15 | Komatsu Ltd | Engine controller for working vehicle |
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