JP2010127253A - Common rail type diesel engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、コモンレール式ディーゼルエンジンに関する。特に、エンジンのDPF再生処理装置に関し、排気ガスを浄化するDPFの再生処理に関するもの等に属する。 The present invention relates to a common rail type diesel engine. In particular, the present invention relates to a DPF regeneration processing device for an engine, which relates to a DPF regeneration process for purifying exhaust gas.
近年、排気ガス対策のためDPF(ディーゼルパティキュレートフィルター)を有したディーゼルエンジンを車両に搭載するもの等が開示されている。(例えば、特許文献1参照)
これらのDPFは、フィルターにPM(粒子状物質)が堆積する現象か発生することから、この堆積したPMを燃焼させてフィルターを自動又は手動にて再生処理を行うことにより、PMの堆積によるDPFの故障を回避している。
In recent years, for example, a diesel engine having a DPF (diesel particulate filter) mounted on a vehicle for exhaust gas countermeasures has been disclosed. (For example, see Patent Document 1)
Since these DPFs are caused by the phenomenon that PM (particulate matter) accumulates on the filter, the accumulated PM is burned and the filter is automatically or manually regenerated, so that the DPF caused by PM deposition To avoid the failure.
このPM堆積によるDPFの故障回避の方策として、DPFを自動再生する自動再生実施点の差圧値と堆積灰分量との関係線を予め設定すると共に、灰分量がゼロの新品状態において定められるPM過堆積しきい値をPM過堆積の初期しきい値とし、差圧計測値に相当する自動再生差圧値及び該差圧値に対応する灰分量により初期しきい値を補正して算出した、補正しきい値を用いてPM過堆積の有無を判断することが可能となる、PM過堆積によるDPF故障の有無判定の精度を向上できるDPFの再生処理制御を行う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、PM過堆積によるDPF故障の有無判定の精度を向上させるものでは、DPF再生処理時のPM過堆積による故障回避については良好な方策となるが、一方、DPFの再生処理には排気温度が関係しているため、再生処理を行う際には或る程度の処理時間が必要となるが、このDPFの再生処理時間は作業等その他の都合によって充分に時間が取れる場合と取れない場合とがあり、充分に再生処理時間が取れない場合はPM過堆積による故障が発生し易いという不具合があった。 However, as described above, in order to improve the accuracy of determining whether there is a DPF failure due to PM overdeposition, it is a good measure for avoiding failures due to PM overdeposition during the DPF regeneration process. Since the exhaust gas temperature is related, a certain amount of processing time is required when performing the regeneration process. However, this DPF regeneration process time can be taken when there is sufficient time for other reasons such as work. In some cases, there is a problem that failure due to PM overdeposition is likely to occur when sufficient regeneration processing time cannot be obtained.
そこで本発明は、ディーゼルエンジンにおけるDPF再生処理時のPM過堆積による不具合を解消しようとするものである。 Therefore, the present invention is intended to solve the problem caused by PM overdeposition during DPF regeneration processing in a diesel engine.
請求項1の発明は、DPFの再生処理時に吸排気絞り弁やポスト噴射等によって再生制御を行うコモンレール式ディーゼルエンジンにおいて、DPFの再生を通常速度で処理する通常再生モードと、通常速度より速い速度で処理する高速再生モードとを選択実施可能にECUに設定して設けたことを特徴とするコモンレール式ディーゼルエンジンとしたものである。 In a common rail diesel engine that performs regeneration control by intake / exhaust throttle valve, post-injection, etc. during regeneration processing of the DPF, a normal regeneration mode in which regeneration of the DPF is processed at a normal speed, and a speed faster than the normal speed. This is a common rail type diesel engine characterized in that the high speed regeneration mode to be processed in is set in the ECU so that it can be selected and executed.
このような構成により、DPFの再生処理時間に余裕がある場合には通常再生モードを選択することにより、吸排気絞り弁の開度とポスト噴射量等の制御によってDPF再生処理に必要な排気温度付近までしか上昇させない通常速度による再生処理制御を行わせることができると共に、DPFの再生処理時間に余裕がない場合には高速再生モードを選択することにより、吸排気絞り弁の開度とポスト噴射量等の制御によってDPF再生処理に必要な排気温度以上まで速やかに上昇させて通常速度よりも速い高速度によって再生処理制御を行わせることができる。 With such a configuration, when there is a surplus in the DPF regeneration processing time, the exhaust temperature required for the DPF regeneration processing is controlled by selecting the normal regeneration mode by controlling the opening and the post injection amount of the intake / exhaust throttle valve. It is possible to perform regeneration processing control at a normal speed that can only be raised to the vicinity, and when there is not enough time for regeneration processing of the DPF, by selecting the high-speed regeneration mode, the intake and exhaust throttle valve opening and post-injection are selected. By controlling the amount or the like, the regeneration process control can be performed at a high speed faster than the normal speed by quickly raising the exhaust temperature to the temperature required for the DPF regeneration process.
請求項2の発明は、作業終了後にディーゼルエンジンを作動させて前記DPFの強制再生処理を行わせるときにおいて、強制再生処理終了後にディーゼルエンジンを自動的に停止させる自動停止手段を設けたことを特徴とする請求項1に記載のコモンレール式ディーゼルエンジンとしたものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an automatic stop means for automatically stopping the diesel engine after completion of the forced regeneration process when the diesel engine is operated after the work is finished to perform the forced regeneration process of the DPF. The common rail type diesel engine according to claim 1 is used.
このような構成により、コモンレール式ディーゼルエンジンにおいて、作業終了後にその時の都合によりエンジンを停止させることなくDPFの強制再生処理を行わなければならないとき、強制再生処理終了後に自動停止手段の作動によって自動的にエンジンを停止させることができる。 With such a configuration, in a common rail diesel engine, when the DPF forced regeneration process must be performed without stopping the engine for the convenience of the work after the completion of the work, the automatic stop means is automatically operated after the forced regeneration process is completed. The engine can be stopped.
請求項1の発明では、上記作用の如く、DPFの再生処理時間に余裕がある場合は通常再生モードを選択して通常速度による再生処理制御を行わせると共に、DPFの再生処理時間に余裕がない場合は高速再生モードを選択して通常速度より速い高速度によって再生処理制御を行わせることにより、そのときの都合に応じて再生処理制御を通常再生モード又は高速再生モードの何れかに時間を考慮して適宜に選択することができるから、DPFの再生処理時間の余裕の有無に関わらず充分に再生処理制御を行わせることが可能となり、PM堆積によるDPFの再生処理を良好に行いPM過堆積による不具合を解消することができる。 In the first aspect of the present invention, as described above, when there is a margin in the DPF regeneration processing time, the normal regeneration mode is selected to perform the regeneration processing control at the normal speed, and there is no margin in the DPF regeneration processing time. In this case, select the high-speed playback mode and let the playback processing control be performed at a higher speed than the normal speed, and consider the time for the playback processing control in either the normal playback mode or the high-speed playback mode according to the circumstances at that time. Therefore, the regeneration process can be sufficiently controlled regardless of whether or not the DPF regeneration process time is sufficient, and the PM overdeposition can be performed with good DPF regeneration process by PM deposition. Can solve the problem.
請求項2の発明では、上記作用の如く、コモンレール式ディーゼルエンジンにおいて、作業終了後にDPFの強制再生処理を行わせるとき、強制再生処理終了後に自動停止手段の作動によって自動的にエンジンを停止させることができるから、車両を使用していない時間に監視が必要となる煩わしさもなく、便利にDPFの強制再生処理を行わせることができる。 According to the second aspect of the invention, as described above, in the common rail diesel engine, when the forced regeneration process of the DPF is performed after the completion of the work, the engine is automatically stopped by the operation of the automatic stop means after the forced regeneration process is completed. Therefore, the forced regeneration process of the DPF can be performed conveniently without the troublesome necessity of monitoring when the vehicle is not used.
DPFの再生処理時に吸排気絞り弁やポスト噴射等によって再生制御を行うコモンレール式ディーゼルエンジンにおいて、DPFの再生を通常速度で処理する通常再生モードと、通常速度より速い速度で処理する高速再生モードとを選択実施可能にECUに設定して設ける。また、農作業機に搭載したDPFを装備したコモンレール式ディーゼルエンジンにおいて、作業終了後にエンジンを作動させた強制再生処理を行わせるとき、強制再生処理終了後にエンジンを自動的に停止させる自動停止手段を設ける。 In a common rail type diesel engine that performs regeneration control by an intake / exhaust throttle valve, post-injection, etc. during regeneration of the DPF, a normal regeneration mode that processes regeneration of the DPF at a normal speed, and a high-speed regeneration mode that processes at a speed faster than the normal speed Is set in the ECU so that it can be selected. In addition, in a common rail diesel engine equipped with a DPF mounted on a farm machine, an automatic stop means is provided for automatically stopping the engine after the forced regeneration process when performing the forced regeneration process by operating the engine after the work is completed. .
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ついて、図1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1(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. 1 for the common rail diesel engine E, the common rail type (accumulated fuel injection system) is a common rail 1 (accumulated pressure) that adjusts fuel injection to each cylinder to a required pressure. Room).
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を介して該エンジン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に導かれ蓄えられる。
The fuel in the
該コモンレール1内の高圧燃料は各高圧燃料供給通路9により気筒5数分インジェクター6に供給され、ECU100からの指令に基づき、各気筒5毎にインジェクター6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6での余剰燃料(リターン燃料)は各燃料戻し管10により共通の燃料戻し通路10aへ導かれ、この燃料戻し通路10aによって燃料タンク3へ戻される。
The high-pressure fuel in the common rail 1 is supplied to 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への余剰燃料の燃料戻し通路10a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。
Specifically, the target common rail pressure is set according to the engine operating conditions, and the common rail pressure is feedback-controlled through the
農作業機に搭載したコモンレール式ディーゼルエンジンEのECU100は、図2に示す如く、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。
As shown in FIG. 2, the
ドループ制御は走行モードとして、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 the vehicle is traveling without farming as a travel mode. For example, when the travel speed is reduced or stopped by applying a brake, the engine speed is increased as the travel load increases. Therefore, traveling speed can be safely reduced and stopped.
アイソクロナス制御は通常作業モードとして、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ものでオペレータが楽に操縦できる。 Isochronous control is used as a normal work mode when normal farm work is performed. Even when the load increases, the output fluctuates and the rotation speed is maintained, so that the operator can operate easily.
重負荷制御は重作業モードとして、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ようなことがない。 Heavy load control is used as a heavy work mode, especially when farming near the load limit. For example, when plowing with a tractor, engine output even when encountering hard cultivated land Increases beyond the normal limit so that work is not 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1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, but by using the system of the common rail 1, the state of the pilot injection is changed according to the state of the engine. The generation of white smoke or black smoke due to noise reduction or incomplete combustion can be suppressed.
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3の全体構成に示す如く、機体の前後部に前輪12と後輪13を備え、機体の前部に搭載した該エンジンEの回転動力をトランスミッションケース19の変速装置によって適宜変速して、これら前輪12と後輪13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
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が設けられており、該ハンドル16の下方には、機体の進行方向を前後方向に切り替える前後進レバー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。20は足踏みペダルを示す。
ロータリ装置21は機体後方にリンク22で連結構成されている。
A steering handle 16 is supported on the handle post 15 in the
The
該トラクターTは排気ガスを浄化処理するDPFを装備しており、このDPFはフィルターにPMを捕集して堆積するため、この堆積したPMを適宜時間の経過と共に再生処理により除去することが必要となることから、この再生処理を吸排気絞り弁の開度やポスト噴射量等の制御によって行うものである。 The tractor T is equipped with a DPF for purifying exhaust gas, and this DPF collects and deposits PM on the filter. Therefore, it is necessary to remove the accumulated PM by regeneration processing as time passes. Therefore, this regeneration process is performed by controlling the opening and the post injection amount of the intake / exhaust throttle valve.
この再生処理は、再生処理時間を通常速度により処理制御を行わせる通常再生モードと、通常速度より速い高速度によって処理制御を行わせる高速再生モードとによる二通りの再生モードをECU100に設定させておくもので、必要に応じてオペレータによるダイヤル又はスイッチ等の操作により選択切り替えができる。
In this regeneration process, the
図4のフローチャートに示す如く、DPFの再生処理が必要かどうかのチェックを行い、必要が生じたときはPMの捕集量をチェックし、PMの捕集量が適正範囲以内で再生処理時間に余裕がある場合では通常再生モードを選択して、エンジン回転数,吸排気絞り弁の開度とポスト噴射量等の制御により、DPF再生処理に必要な排気温度付近までしか上昇させない通常速度による再生処理制御を行わせる。この再生処理は或る程度時間は必要とするが該エンジンEへの負担は軽くなる。 As shown in the flowchart of FIG. 4, it is checked whether or not the regeneration process of the DPF is necessary, and if necessary, the amount of PM collected is checked, and the amount of PM collected is within an appropriate range within the regeneration processing time. If there is a margin, select the normal regeneration mode, and control the engine speed, the intake / exhaust throttle valve opening, the post injection amount, etc., and regenerate at the normal speed that only increases to near the exhaust temperature required for the DPF regeneration process. Control processing. This regeneration process requires a certain amount of time, but the burden on the engine E is reduced.
次に、PMの捕集量が適正範囲以内で再生処理時間に余裕がない場合では高速再生モードを選択して、エンジン回転数,吸排気絞り弁の開度とポスト噴射量等の制御により、DPF再生処理に必要な排気温度以上まで速やかに上昇させ通常速度より速い高速度によって再生処理制御を行わせる。この再生処理は時間は速くなるが該エンジンEへの負担は大きくなる。 Next, when the amount of PM collected is within the appropriate range and there is no allowance for the regeneration processing time, the high speed regeneration mode is selected, and control of the engine speed, the intake / exhaust throttle valve opening, the post injection amount, etc. The regeneration process control is performed at a high speed faster than the normal speed by quickly raising the exhaust gas temperature to the exhaust temperature necessary for the DPF regeneration process. This regeneration process takes time, but the burden on the engine E increases.
このように、そのときの都合に応じて再生処理制御を、通常再生モード又は高速再生モードの何れかに時間を考慮してオペレータが適宜に選択することができるから、DPFの再生処理時間の余裕の有無に関わらず充分に再生処理制御を行わせることが可能となり、PM堆積によるDPFの再生処理を良好に行いPM過堆積による不具合を解消することができる。 As described above, since the operator can appropriately select the regeneration process control in consideration of the time in either the normal regeneration mode or the high-speed regeneration mode according to the circumstances at that time, the margin for the regeneration process time of the DPF can be obtained. Regardless of the presence or absence of this, the regeneration process can be sufficiently controlled, and the regeneration process of the DPF by PM deposition can be performed satisfactorily to solve the problems caused by PM overdeposition.
なお、PMの捕集量が適正範囲以上のとき、DPFの状態によっては危険な再生モードを選択してしまう場合があるため、ECU100がDPFの破損に繋がると判断したときは通常再生モードのみの再生処理制御を行わせる。
When the collected amount of PM is above the appropriate range, depending on the state of the DPF, a dangerous regeneration mode may be selected. Therefore, when the
また、前記コモンレール式ディーゼルエンジンEにおいて、図5に示す如く、ターボ過給機29のタービン29a上流側と排気側の排気経路30を気筒5の排気マニホールド31に接続すると共に、該タービン29aの下流側に外方へ向け接続した排気管32の該タービン29a側寄りにDOC33(酸化触媒)を、続いてDPF34を各々内装して設け、この内装されたDPF34の下流側からEGRクーラ35を経てターボ過給機29のコンプレッサ29b上流側に接続してEGR経路36を配設する。
Further, in the common rail diesel engine E, as shown in FIG. 5, the
このEGR経路36の入口下手側の排気管32に排気絞り弁37を内設すると共に、EGR経路36と該コンプレッサ29bの上流側位置との合流部にEGRバルブ38を配設し、該コンプレッサ29bの下流側からインタークーラ39を経て吸気側の吸気経路40を気筒5の吸気マニホールド41に接続配設する。
An
該排気管32に内装されたDOC33の上流側とDPF34の下流側とに各々両排気圧力センサ42a及び42bを近接配置し、DOC33とDPF34の中間位置に排気温度センサ43を配置すると共に、これらの検出値をECU100へ送信可能に電気的に接続させ、DPF34による強制再生処理終了後にエンジンを自動的に停止させる自動停止スイッチ45を設けて構成させる。
Both
このような構成により、図6のフローチャートに示す如く、DPF34による強制再生開始により、時間が経過し排気圧力センサ42a及び42bの差圧値が減じ、排気温度センサ43による温度値が低下したときは、キー電源をOFFして該エンジンEを停止させる。
With this configuration, as shown in the flowchart of FIG. 6, when a time lapses and the differential pressure value of the
このように作業終了後にDPFの強制再生処理を行わせるとき、強制再生処理終了後に自動停止スイッチ45の作動により自動的にエンジンを停止させることができるから、農作業機を使用していない時間に監視が必要となる煩わしさがなく、便利にDPFの強制再生処理を行わせることができる。
As described above, when the forced regeneration process of the DPF is performed after the work is completed, the engine can be automatically stopped by the operation of the
また、DPFの再生処理を行うにはDOCの前段での排気ガスの温度が250度以上必要であり、アイドリングや低負荷の運転では再生温度を確保することができないという不具合がある。 Further, in order to perform the regeneration process of the DPF, the temperature of the exhaust gas at the front stage of the DOC needs to be 250 degrees or more, and there is a problem that the regeneration temperature cannot be ensured by idling or low load operation.
このため、前記図5に示す作用図の構成において、図7に示す如く、該排気管32に内装されたDOC33の上流側とDPF34の下流側とに各々近接して配置している両排気圧力センサ42a及び42bと、DOC33の上流側位置に配置している排気温度センサ43による検出値をECU100にて監視した内容によって、該両圧力センサ42aと42bの差圧値によりPM捕集量が設定値以上になった際、DOC33前段の温度がDPF34再生温度に達していない場合にはDPF34再生用の燃料噴射を行わせる。なお、DPF34再生時用の排気行程での噴射時期はECU100に設定を行う。
Therefore, in the configuration of the operation diagram shown in FIG. 5, as shown in FIG. 7, both exhaust pressures disposed close to the upstream side of the
この燃料噴射は、図8(a)に示す如く、該気筒5,インジェクター6,ピストンa,吸気バルブb,排気バルブc,排気口dを有するものにおいて、ECU100によりPM捕集量が設定値以上になったと推定されるときは、排気行程の上死点前でDPF34を再生させるために必要な温度となるまで燃料噴射を行わせ昇温させる。
As shown in FIG. 8 (a), this fuel injection includes the
この昇温作用を行う燃料噴射は、図8(b)に示す如く、該排気マニホールド31の出口31aから遠い気筒5にて燃料を噴射することで密度を均一にすることができるが、状況によっては全気筒5にて燃料を噴射させるようにしてもよく、ピストンaによって押し出される排気ガス流と共に排出させるため、気筒5壁面への燃料付着や潤滑油への燃料混入を抑制してDOC33の酸化反応を活性化できるため、アイドリング運転であってもDPF34の再生処理を可能とすることができる。
As shown in FIG. 8 (b), the fuel injection for performing the temperature raising action can be made uniform in density by injecting fuel in the
また、従来、強制(手動)再生時は中速回転で運転し、排気絞り弁を閉じ排気ガス温度を上げてDOCとDPFを活性化させると共に、ポスト噴射等により未燃燃料を排気ガスによって流しDOCで燃焼させ、DPF内温度をPMによる煤が燃焼するまで温度を上げる処理が必要であるが、通常では、ポスト噴射開始時は気筒内温度が充分に上がっておらず、一部の未燃燃料が排出され匂いや白煙を伴うことがある。 Conventionally, during forced (manual) regeneration, the engine is operated at medium speed, the exhaust throttle valve is closed, the exhaust gas temperature is raised to activate the DOC and DPF, and unburned fuel is flowed by exhaust gas by post injection or the like. Combustion with DOC is necessary, and the temperature inside the DPF needs to be increased until the soot is burned by PM. Normally, however, the temperature inside the cylinder does not rise sufficiently at the start of post injection, and some unburned Fuel may be discharged, accompanied by odors and white smoke.
このような現象を防止するには、DPFの下流側に第2のDOCを配置することが考えられるが、前段のDOCと同等のサイズのDOCを後段にも配置することは、搭載性やコスト面での影響が大きいことと、DPF内のPMによる煤が急激に燃焼するときは、後段のDOCが高温に曝され劣化してしまうという不具合かある。 In order to prevent such a phenomenon, it is conceivable to arrange the second DOC on the downstream side of the DPF. However, arranging a DOC of the same size as the DOC in the previous stage in the subsequent stage is also easy to mount and cost. There is a problem that when the soot due to PM in the DPF burns rapidly, the subsequent DOC is exposed to a high temperature and deteriorates.
このため、図9に示す如く、ターボ過給機29のタービン29a下流側に外方へ向け接続した排気管32のタービン29a側寄りにDOC33を、続いてDPF34を各々内装して設け、DOC33の上流側とDPF34の下流側位置に排気圧力の差圧センサ42と、DOC33とDPF34の中間位置及びDPF34の下流側位置に各々排気温度センサ43aと43bを配置して設ける。なお、29bはターボ過給機29のコンプレッサ,30は排気経路,39はインタークーラ,40は吸気経路を示す。
For this reason, as shown in FIG. 9, the
更に、排気管32のDPF34下流側位置にバイパス管路46を分岐して設け
、このバイパス管路46に小型のDOC33aを配置すると共に、バイパス管路46のDOC33aに対応する排気管32路位置に排気絞り弁37を内装して設け、差圧センサ42,排気温度センサ43aと43b,排気絞り弁37を各々ECU100に電気的に接続して構成させる。
Further, a
このような構成により、排気絞り弁37を閉じた昇温モード運転時には、排気ガスの全量が後段バイパス管路46のDOC33aへ流れ、ポスト噴射等により未燃燃料を流した際に前段のDOC33で酸化しきれなかった未燃燃料は、後段バイパス管路46のDOC33aで酸化して排出することができる。なお、DOC33aに排気ガスの全量が流れるのは排気絞り弁37を閉じた時だけであるからDOC33aを小型に纏めることができる。
With this configuration, during the temperature rising mode operation in which the
また、前記図9に示す作用図の構成において、図10に示す如く、排気管32から分岐するバイパス管路46に配置したDOC33aの下流側分岐管46bに、流量(背圧)調整のための絞りvを設けることにより、ポスト噴射等により未燃燃料を流した際に前段のDOC33で酸化しきれなかった未燃燃料は、後段バイパス管路46のDOC33aで絞りvにより流量調整を行い充分に酸化して排出することができる。
Further, in the configuration of the operation diagram shown in FIG. 9, as shown in FIG. 10, the downstream branch pipe 46b of the
また、前記図9に示す作用図の構成において、図11に示す如く、排気管32から分岐するバイパス管路46に配置したDOC33aの下流側分岐管46bに、流量(背圧)調整のための絞り弁wを設けることにより、ポスト噴射等により未燃燃料を流した際に前段のDOC33で酸化しきれなかった未燃燃料は、後段バイパス管路46のDOC33aで絞り弁wにより極め細かい流量調整を行いより充分に酸化して排出することができる。
Further, in the configuration of the operation diagram shown in FIG. 9, as shown in FIG. 11, the downstream branch pipe 46 b of the
また、前記図9に示す作用図の構成において、図12に示す如く、排気管32に配置した排気絞り弁37を、バイパス管路46の上流側分岐管46a入口部に位置する排気管32路に配置することにより、排気絞り弁37を閉じたときの密閉度が良好で、バイパス管路46のDOC33aに対する排気ガスの流れが充分となり、ポスト噴射等により未燃燃料を流した際に前段のDOC33で酸化しきれなかった未燃燃料は、後段バイパス管路46のDOC33aによって的確に酸化して排出することができる。
Further, in the configuration of the operation diagram shown in FIG. 9, the
また、通常、トラクターにおける代掻き作業はエンジンの負荷率が20%〜30%の間で行われ、排気温度は250度〜300度付近で使用される。このような軽負荷運転の場合、DPFへのPMによる煤詰まりの状態で運転しても燃焼が難しいためDPFは再生不可である。更に、このように温度が低い作業領域ではSOF(可溶性有機成分)が煤成分に付着して溜り、更なる差圧上昇となりDPFが詰まってしまう恐れがある。 In general, the scraping work in the tractor is performed when the engine load factor is 20% to 30%, and the exhaust temperature is used in the vicinity of 250 to 300 degrees. In such a light load operation, the DPF cannot be regenerated because combustion is difficult even if the DPF is operated in a state of clogging with PM. Furthermore, in such a low temperature working area, SOF (soluble organic component) adheres to the soot component and accumulates, which may further increase the differential pressure and clog the DPF.
このため、前記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、代掻きモードにより代掻き作業を行うときは、図13(a)に示す如く、代掻き作業等の如き負荷率の低い軽負荷運転の場合、連続再生不可領域が大きくなりDPFの再生ができないという不具合を生じるため、図13(b)に示す如く、吸排気絞り弁を絞り排気温度を上昇させてPMによる煤を燃焼させることにより、連続再生可能領域を負荷率の低いところまで拡大させることか可能となり、部分負荷でのDPFのPM燃焼を可能にし、作業中でのDPF詰まりを無くしオペレータの手間を省くことができる。 For this reason, in the tractor T equipped with the common rail type diesel engine E, when performing the scraping operation in the scraping mode, as shown in FIG. 13 (a), in the case of a light load operation with a low load factor such as the scraping operation, Since the continuous regeneration disabled area becomes large and the DPF cannot be regenerated, the intake / exhaust throttle valve is throttled to raise the exhaust gas temperature and burn soot by PM as shown in FIG. 13B. It is possible to expand the possible region to a place where the load factor is low, enabling PM combustion of the DPF at a partial load, eliminating the clogging of the DPF during work, and saving the operator's trouble.
また、通常、コンバインにおける穀粒排出作業はエンジンの負荷率が15%〜20%の間で行われ、排気温度は200度〜250度付近で使用される。このような軽負荷運転の場合、DPFへのPMによる煤詰まりの状態で運転しても燃焼が難しいためDPFは再生不可である。更に、このように温度が低い作業領域ではSOFが煤成分に付着して溜り、更なる差圧上昇になりDPFが詰まってしまう恐れがある。 Moreover, the grain discharge | emission operation | work in a combine is normally performed when the load factor of an engine is 15 to 20%, and exhaust temperature is used by 200 to 250 degree | times vicinity. In such a light load operation, the DPF cannot be regenerated because combustion is difficult even if the DPF is operated in a state of clogging with PM. Furthermore, in such a low working temperature area, SOF adheres to the soot component and accumulates, which may further increase the differential pressure and clog the DPF.
このため、コモンレール式ディーゼルエンジンEを搭載したコンバインにおいて、穀粒排出モードにより穀粒排出作業を行うときは、図14(a)に示す如く、穀粒排出作業等の如き負荷率の低い軽負荷運転の場合、連続再生不可領域が大きくなりDPFの再生ができないという不具合を生じるため、図14(b)に示す如く、吸排気絞り弁を絞り排気温度を上昇させ350度付近に保持してPMによる煤を燃焼させることにより、連続再生可能領域を負荷率の低いところまで拡大させることか可能となり、作業中でのDPF詰まりを無くしオペレータの手間を省くことができる。 For this reason, in a combine equipped with a common rail type diesel engine E, when performing a grain discharging operation in the grain discharging mode, a light load with a low load factor such as a grain discharging operation is performed as shown in FIG. In the case of operation, since the continuous regeneration impossible region becomes large and the DPF cannot be regenerated, as shown in FIG. 14B, the intake / exhaust throttle valve is raised and the exhaust gas temperature is raised and held at around 350 ° C. By burning the soot produced by the above, it becomes possible to expand the continuously reproducible region to a place where the load factor is low, and it is possible to eliminate the clogging of the DPF during the work and save the operator's trouble.
また、エンジンからの排気管がDPFの直前にて曲げ部分があると、排気ガスが曲げ部での慣性力により円周方向に流されDPFにPMの煤が偏析する可能性が強く、偏析防止を目的とした拡散板等では圧力損失が発生するため、DPF直前に長いストレート部分を設けることが理想的ではあるが、コンパクトな配置ができ難いという難点がある。 In addition, if the exhaust pipe from the engine has a bent portion just before the DPF, exhaust gas will flow in the circumferential direction due to the inertial force at the bent portion, and there is a strong possibility of PM segregation in the DPF, preventing segregation. Since a pressure loss occurs in a diffusion plate or the like for the purpose, it is ideal to provide a long straight portion immediately before the DPF, but there is a difficulty that a compact arrangement is difficult.
このため、DPF34を搭載した農作業機において、図15に示す如く、コンパクトにDPF34を搭載するため、エンジンからの排気管23をDPF34の入口直前近傍に曲げ部rを形成しているものでは、排気ガスが曲げ部rでの慣性力により円周方向に流され、PMの煤zがDPF34の片方に偏析する可能性が強くなるという弊害がある。
For this reason, in the agricultural machine equipped with the
このため、図16に示す如く、曲げ部rが形成される排気管23とDPF34を、排気管23側を大きくしてDPF34側を小さくした円錐形状の整流部tによって接続することにより、曲げ部rによる排気ガスの慣性力を短い距離にて修正して強制的な整流を可能とし、DPF34に対し排気ガスを均一に導入することができるから、PMの煤zのDPF34への偏析を防止することができる。
For this reason, as shown in FIG. 16, the bent portion r is formed by connecting the
なお、図17に示す如く、曲げ部rが形成される排気管23とDPF34の接続部に円錐形状の整流部tを用いる方法ではなく、排気ガスの慣性力を相殺するために、DPF34に接続する排気管23の曲げ部rを直角より鋭角αに角度をつけることにより、曲げ部rによる排気ガスの慣性力を簡単な構成にて修正して整流を可能とし、DPF34に対し排気ガスを均一に導入することができるから、PMの煤zのDPF34への偏析を防止することができる。
In addition, as shown in FIG. 17, it is not the method of using the conical rectification | straightening part t in the connection part of the
また、農作業機に搭載したエンジンにおいて、DOCやDPF等の後処理装置を装備するためには広いスペースが必要となるが、DPF再生時には高温となるため配線や電装品等に対する熱影響を考慮した配置が必要となる。 In addition, a large space is required to equip a post-processing device such as DOC or DPF with an engine mounted on an agricultural machine. However, since the temperature becomes high during DPF regeneration, the thermal effect on wiring and electrical components is taken into account. Placement is required.
このため、図18に示す如く、断面を楕円形状とした後処理装置としてのDOC47とDPF48を排気管49の上下方向に配置し、振動によって移動しないようストッパsにより固定して設け、スターターを本体50のハウジングに取付けると共に、ゼネレーターを本体50の右側位置に配設して構成させる。
Therefore, as shown in FIG. 18, the
このような構成により、後処理装置としてのDOC47とDPF48を楕円形状として縦方向に配置することで、横方向のスペースを小さくすることが可能となり、後処理装置を本体50の左側に配置すると共に、配線や電装品等を右側に集中させることで熱影響を軽減することができる。なお、後処理装置の配置部に配線や電装品等が無くなることで、後処理装置周りの空気の流れが良くなり、再生時における後処理装置表面の冷却効率を改善することができる。
With such a configuration, 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することができる。 It can also be used for general vehicles including agricultural machines such as tractors and combines.
29 ターボ過給器
29a タービン
32 排気管
33 DOC
34 DPF
37 排気絞り弁
42 排気圧力センサ(差圧センサ)
43 排気温度センサ
45 自動停止スイッチ
100 ECU
29
34 DPF
37
43
Claims (2)
The automatic stop means for automatically stopping the diesel engine after completion of the forced regeneration process is provided when the diesel engine is operated after the work is finished to perform the forced regeneration process of the DPF. Common rail diesel engine.
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