JP2011047351A - Working vehicle - 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を搭載した作業車両に関する。特に、ディーゼルエンジンの排気ガス後処理装置に関し、排気ガスの後処理装置としてDPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)を有し、このDPFにおける再生処理を行うときに太陽光発電装置の電力を利用するもの等の分野に属する。 The present invention relates to a work vehicle equipped with a common rail diesel engine. In particular, an exhaust gas aftertreatment device for a diesel engine has a DPF (diesel particulate filter) as an exhaust gas aftertreatment device, and uses the power of a solar power generator when performing regeneration processing in this DPF, etc. Belonging to the field.
近年、環境問題の高まりや健康に関する影響が懸念されていることから、自動車・船舶・発電機等のディーゼルエンジンから排出される排気ガス中の粒子状物質としての粒状化物質であるパティキュレート(以下PMという)を除去する装置の開発が進められている。 In recent years, environmental concerns and health effects have been a concern, so particulates as particulate matter in the exhaust gas emitted from diesel engines such as automobiles, ships and generators (hereinafter referred to as particulates) Development of an apparatus for removing PM) is underway.
また、一部地域においては具体的に規制強化が実施されていることもあり、それらへの対応が急務となっている。これらに対応するための技術的な方法としては、エンジン側にて燃料の噴射時期や混合比等の対策によりPMの排出防止を行う方法と排気系の後処理で対応する方法とがある。 In addition, in some areas, regulations are being strengthened specifically, and it is an urgent need to respond to them. As technical methods for dealing with these, there are a method for preventing PM emission by measures such as fuel injection timing and mixing ratio on the engine side, and a method for dealing with exhaust system post-treatment.
排気系の後処理で対応する方法としては、例えばディーゼルエンジン等の排気装置にPM除去装置としてDPFを取り付ける技術が既に公知となっており、これらの装置ではPMの目詰まりを再生する方式が多種検討されているが、まだ技術的に十分とはいえない。 As a method for dealing with the exhaust gas after-treatment, for example, a technique for attaching a DPF as a PM removal device to an exhaust device such as a diesel engine is already known, and there are various methods for regenerating PM clogging in these devices. Although it is being considered, it is still not technically sufficient.
ディーゼルエンジンで駆動される車両においては、排気ガス管路に排気ガス中に含まれるPMを捕集するためDPFを設置しており、このDPFはPMが一定量堆積した際には、車両の走行時にDPFで捕集されたPMを燃焼させてDPFを自動的に再生する自動再生処理、又は車両を停車させて手動によりDPFを清掃してPMを除去する手動再生処理を行うようにしている。 In a vehicle driven by a diesel engine, a DPF is installed in the exhaust gas pipe to collect PM contained in the exhaust gas. When a certain amount of PM is accumulated, Sometimes, an automatic regeneration process for automatically regenerating the DPF by burning the PM collected by the DPF, or a manual regeneration process for removing the PM by manually stopping the vehicle and cleaning the DPF to remove the PM is performed.
かかるDPFの再生処理に関する従来技術として、特許文献1においては、エンジン始動時に排気温度を上昇させるため必要以上に燃料を噴射して燃費が悪化してしまうため、エンジンブレーキを作動させる減速時に車両の回生エネルギーを利用して発電機で発電を行い、その発電された電力をDPFに設けたDPFヒータに供給してDPFを加熱して再生するDPF装置が提案されている。
As a conventional technique related to the regeneration process of the DPF, in
しかし、特許文献1のDPF装置では、発電機の駆動力をエンジンのクランク軸から取り出しているため、車両の制動時において必ずしもエンジンブレーキが使用されているとは限らないものであり、クラッチ操作によるクラッチが断状態、若しくはトランスミッションが中立状態である場合では回生エネルギーを利用することができ難いものであった。
However, in the DPF device of
更に、制動時のクランク軸には発電機の発電トルクとエンジンブレーキによる駆動トルクの両方が作用するため、発電機の発電トルクが大き過ぎるとクランク軸が急激に制動されてしまい、このことから発電トルクを余り大きく設定できないこととなり、大きな発電力が得られずDPFヒータの加熱が十分に行えないという難点があった。 Furthermore, since both the generator torque generated by the generator and the driving torque generated by the engine brake act on the crankshaft during braking, the crankshaft is braked suddenly if the generator torque is too large. Since the torque cannot be set too large, a large power generation cannot be obtained and the DPF heater cannot be sufficiently heated.
このため、特許文献2においては、車両を制動する際にDPFヒータに電力を供給する発電機の回生発電の効率を向上させるDPF装置として、DPFを加熱するためのDPFヒータと、車両の駆動輪に連結された推進軸により発電クラッチを介して作動させる再生用発電機と、車両の制動時に発電クラッチを接続して推進軸の回転により再生用発電機を発電作動させその電力をDPFヒータに供給してDPFを再生させる制御手段とを設けており、車両を制動する際にDPFヒータに電力を供給する回生発電を行う再生用発電機の効率を向上させることができるDPF装置が提案されている。
For this reason, in
しかし、前記の如く、特許文献2のDPF装置では、車両の駆動輪を駆動する推進軸に発電クラッチを介して再生用発電機を連結しているため、特許文献1の如き回生エネルギーの利用にブランクを生じることはなくなるが、推進軸の構成が配置や強度等の面で複雑になると共に、制動時の推進軸には発電機の発電トルクとエンジンブレーキによる駆動トルクの両方が作用することは特許文献1と同様であるため、発電機の発電トルクが大き過ぎると推進軸が急激に制動されてしまい、このことから発電トルクを余り大きく設定できないこととなり、大きな発電力が得られずDPFヒータの加熱が十分に行えないという難点があった。
However, as described above, in the DPF device disclosed in
このため本発明は、DPFヒータの加熱を、車両制動時の回生エネルギーによるものではなく、太陽光発電によるエネルギーを利用して行うものを提案するものである。 For this reason, this invention proposes what heats a DPF heater not by regenerative energy at the time of vehicle braking but by using energy by photovoltaic power generation.
請求項1の発明は、熱線式ヒータ(12a)を装備したDPF(12)を排気側に接続して設けたコモンレール式ディーゼルエンジンを搭載した作業車両において、前記DPF(12)の熱線式ヒータ(12a)に、出力調整器(13)とバッテリー(14)からインバータ(15)を介して加熱用電力を供給する太陽光発電装置(16)を接続して設けたことを特徴とする作業車両としたものである。
The invention of
このような構成により、排気側から排出される排気ガスはDPF(12)へと流れ排気ガス中のPM捕集を行うと共に、PM堆積により適時再生処理を実施するが、この再生処理を行うときに、太陽光発電装置(16)によって発電された電力を、出力調整を行う出力調整器(13)からインバータ(15)を介して送電するものと、補助として充放電可能なバッテリー(14)からインバータ(15)を介して送電するものとの2系統にて、DPF(12)の熱線式ヒータ(12a)へ送電して加熱を行うことにより、常時加熱されているDPF(12)によりPM堆積による再生処理を適時容易に行うことができる。 With such a configuration, the exhaust gas discharged from the exhaust side flows to the DPF (12), collects PM in the exhaust gas, and performs timely regeneration processing by PM deposition. In addition, the power generated by the solar power generation device (16) is transmitted from the output regulator (13) for adjusting the output via the inverter (15), and the battery (14) that can be charged and discharged as an auxiliary. PM is deposited by the DPF (12) that is constantly heated by transmitting power to the hot wire heater (12a) of the DPF (12) and heating it in two systems that transmit power via the inverter (15). Can be easily performed in a timely manner.
請求項2の発明は、前記太陽光発電装置(16)の換わりに作業車両の駆動部から発電した電力を、前記熱線式ヒータ(12a)に送電するように構成したことを特徴とする請求項1に記載の作業車両としたものである。
Invention of
太陽光発電装置(16)の換わりに作業車両の駆動部で発電した電力を利用する。 Instead of the solar power generation device (16), electric power generated by the drive unit of the work vehicle is used.
請求項1の発明では、上記作用の如く、DPF(12)にて排気ガス中のPM捕集を行いPM堆積時に再生処理を行うとき、太陽光発電装置(16)によって発電された電力を、出力調整器(13)とバッテリー(14)の2系統により、インバータ(15)を介してDPF(12)の熱線式ヒータ(12a)へ送電加熱を行うことにより、常時加熱されているDPF(12)によりPM堆積による再生処理を適時容易に行うことが可能であると共に、DPF(12)再生時の加熱に燃料系の回生ブレーキを使用せず、太陽光発電装置(16)による電力を利用しているから燃費が悪化することがなく、環境に対しても極めて良好な結果を得ることができる。
In the invention of
請求項2の発明では、太陽光発電装置(16)の換わりに作業車両の駆動部で発電した電力を利用することで、エネルギー効率が向上するようになる。
In invention of
熱線式ヒータ12aを装備したDPF12を排気側に接続するコモンレール式ディーゼルエンジンにおいて、DPF12の熱線式ヒータ12aに、出力調整器13とバッテリー14からインバータ15を介して加熱用電力を供給する太陽光発電装置16を接続して設ける。
In a common rail diesel engine in which a
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
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(A)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。 The droop control is used when the vehicle travels without performing farm work as the travel mode (A). For example, when the travel speed is reduced or stopped by applying a brake, the travel load increases. Since the engine speed decreases, the 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(B)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 when normal farm work is performed as the normal work mode (B). For example, when a tractor is cultivated, the cultivated land is hard and resistance is applied to the cultivator blade. Even when there are a lot of crops and the load increases, the output is changed and the rotation speed is maintained, so that the operator can easily operate.
重負荷制御は重作業モード(C)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 heavy work mode (C), especially when farming near the load limit. For example, when plowing with a tractor, especially when encountering hard cultivated land. However, since the engine output increases beyond the normal limit, the operation 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
図3に示す如く、前記コモンレール式ディーゼルエンジンEにおいて、排気側に連結した排気管17にDOC18の入口側を接続すると共に、DOC18の出口側にDPF12の入口側を接続し、DPF12は内部にフィルタを加熱する熱線式ヒータ12aを装備しており、この熱線式ヒータ12aに対し、太陽光発電装置16から出力調整器13を経てインバータ15を介して送電する送電系路aと、バッテリー14からインバータ15を介して送電する送電系路bとの2系統の送電系路を有し、DPF12の入口側と出口側に設けた差圧センサ19を前記ECU100に通信可能に接続して構成する。なお、1はコモンレール、20はシリンダブロック、21はシリンダヘッド、22はオイルパン、23はギヤケース、24はフライホイール、25は冷却ファンを示す。
As shown in FIG. 3, in the common rail diesel engine E, the inlet side of the
このような構成により、排気側から排出される排気ガスはDOC18による酸化触媒を経てDPF12へと流れ排気ガス中のPM捕集が行われ、このPM捕集によりPMが堆積したときは適時再生処理を実施するが、この再生処理を行うときに、太陽光発電装置16によって発電された電力を、出力調整器13により出力調整を行いながらインバータ15を介してDPF12の熱線式ヒータ12aへ送電するものと、補助としてバッテリー14からインバータ15を介してDPF12の熱線式ヒータ12aへ充放電可能に送電するものとの2系統にて熱線式ヒータ12aの加熱を行うことにより、常時加熱されているDPF12によりPM堆積による再生処理を適時容易に行うことが可能であると共に、DPF12再生時の加熱に燃料系の回生ブレーキを使用せず、太陽光発電装置16による電力を利用しているから燃費が悪化することがなく、環境に対しても極めて良好な結果を得ることができる。
With such a configuration, the exhaust gas discharged from the exhaust side flows to the
また、前記図3に示す如きコモンレール式ディーゼルエンジンEにおいて、DPF12の内部に装備したフィルタを加熱する熱線式ヒータ12aに対し、図4に示す如く、フライホイール24の外周部に適宜の磁性体24aを設けると共に、フライホイールハウジング26の内周部に装着したコイル26aとの間にて、磁性体24aの回転により発生する誘導電流をインバータ15を介して送電する送電経路aと、バッテリー14からインバータ15を介して送電する送電系路bとの2系統の送電系路を有して構成させる。
Further, in the common rail diesel engine E as shown in FIG. 3, an appropriate
このような構成により、排気側から排出される排気ガスはDOC18による酸化触媒を経てDPF12へと流れ排気ガス中のPM捕集が行われ、このPM捕集によりPMが堆積したときは適時再生処理を実施するが、この再生処理を行うときに、フライホイール24の磁性体24aとフライホイールハウジング26のコイル26aとにより発生する誘導電流をインバータ15を介してDPF12の熱線式ヒータ12aへ送電するものと、補助としてバッテリー14からインバータ15を介してDPF12の熱線式ヒータ12aへ充放電可能に送電するものとの2系統にて熱線式ヒータ12aの加熱を行うことにより、フライホイール24の誘導電流によってDPF12の再生処理を行うことができるから燃費が悪化することがなく、発生した誘導電流により加熱されるDPF12により自動再生処理を行うことが可能であり再生効率が良好となる。
With such a configuration, the exhaust gas discharged from the exhaust side flows to the
また、前記図3に示す如きコモンレール式ディーゼルエンジンEにおいて、DPF12は内部に装備したフィルタを加熱する熱線式ヒータ12aに対し、図5に示す如く、冷却ファン25の外周部に適宜の磁性体25aを設けると共に、冷却ファンカバー27の内周部に装着したコイル27aとの間にて、磁性体25aの回転により発生する誘導電流をインバータ15を介して送電する送電経路aと、バッテリー14からインバータ15を介し送電する送電系路bとの2系統の送電系路を有して構成させる。Rはラジエータを示す。
Further, in the common rail type diesel engine E as shown in FIG. 3, the
このような構成により、排気側から排出される排気ガスはDOC18による酸化触媒を経てDPF12へと流れ排気ガス中のPM捕集が行われ、このPM捕集によりPMが堆積したときは適時再生処理を実施するが、この再生処理を行うときに、冷却ファン25の磁性体25aと冷却ファンカバー27のコイル27aとにより発生する誘導電流をインバータ15を介してDPF12の熱線式ヒータ12aへ送電するものと、補助としてバッテリー14からインバータ15を介してDPF12の熱線式ヒータ12aへ充放電可能に送電するものとの2系統にて熱線式ヒータ12aの加熱を行う構成としている。
With such a configuration, the exhaust gas discharged from the exhaust side flows to the
これにより、冷却ファン25の誘導電流によってDPF12の再生処理を行うことができるから燃費が悪化することがなく、発生した誘導電流により加熱されるDPF12により自動再生処理を行うことが可能であり再生効率が良好となる。
Accordingly, the regeneration process of the
また、走行時等において温度が低い場合にはPMの発生量が多く、低温のため自動再生処理によってPMを燃焼させることができない。なお、燃料による噴射でDPFの再生処理を行う場合には燃費の悪化や排出ガスの悪化が発生する。 Further, when the temperature is low during traveling or the like, the amount of PM generated is large, and the PM cannot be burned by the automatic regeneration process because of the low temperature. When the DPF regeneration process is performed by fuel injection, fuel consumption and exhaust gas are deteriorated.
このため、図6に示す如く、排気ガスを浄化する後処理装置として筒状ケースCの前半側にDOC28を後半側にDPF29を内装配置すると共に、DPF29に熱線式ヒータ29aを装備し、DPF29の前後位置に各々配置した圧力センサ30をECU31に通信可能に接続して構成させる。
For this reason, as shown in FIG. 6, as a post-processing device for purifying exhaust gas, a
このような構成により、排気側から排出される排気ガスはDOC28による酸化触媒を経てDPF29へと流れ排気ガス中のPM捕集が行われ、このPM捕集によりPMが堆積したときは適時再生処理を実施する。
With such a configuration, the exhaust gas discharged from the exhaust side flows to the
この再生処理を行うときに、図7のフローチャートに示す如く、温度と圧力の計測により自動再生領域であると認識したときは、太陽光発電装置32によって発電された電力を、出力調整器33により出力調整を行いながらインバータ34を介してDPF29の熱線式ヒータ29aへ送電するものと、補助としてバッテリー35からインバータ34を介してDPF29の熱線式ヒータ29aへ充放電可能に送電するものとの2系統にて熱線式ヒータ29aの加熱を行うことにより、PMの自動再生処理を実施すると共に、温度が上昇したときは熱線式ヒータ29aの加熱を停止させる。
When performing this regeneration process, as shown in the flowchart of FIG. 7, when the automatic regeneration region is recognized by measuring the temperature and pressure, the power generated by the photovoltaic
以上の如き作用により走行時等の温度が低い場合でもDPF29を加熱して活性化することができるから、自動再生処理によりPMを燃焼してDPF29への堆積量を減少させることが可能である。なお、太陽光発電装置32によって発電された電力を、インバータ34を介して冷却ファン等の動力アシスト34aにも利用することが可能である。
The
また、従来のEGRバルブによる制御ではバルブ開度によって流路抵抗が異なるため、バルブ開度とEGR率の相関関係が把握し難くEGR率の厳密な制御が困難であり、EGRを行う際にEGRクーラを必要とする場合があり、エンジン冷却効率の悪化や部品点数によるコスト上昇が発生する。 In addition, in the conventional control using the EGR valve, the flow path resistance differs depending on the valve opening, so that it is difficult to grasp the correlation between the valve opening and the EGR rate, and it is difficult to strictly control the EGR rate. A cooler may be required, resulting in deterioration of engine cooling efficiency and cost increase due to the number of parts.
このため、EGR付電子制御エンジンにおいて、図8に示す如く、ターボ過給器36のコンプレッサ36a側に吸気マニホールド37を、ターボ過給器36のタービン36b側に排気マニホールド38を各々接続すると共に、吸気マニホールド37側の吸気経路38と排気マニホールド39側の排気経路40とを還元可能にEGR回路によって接続している。このEGR回路は、排気経路40に設けたニードルバルブ41を介してEGR回路AとEGR回路Bの2本に別れて吸気経路38に接続しており、EGR回路Bには制御バルブ42を設けた構成としている。なお、43はスロットルバルブ、44は排気バルブ、45は各バルブ41,42,43,44を通信可能に接続するECU、46は後処理装置、47はインタークーラを示す。
Therefore, in the electronic control engine with EGR, as shown in FIG. 8, an
このような構成により、エンジンの運転状態をECU45で把握しEGRを行う場合、EGRガスはニードルバルブ41を用いた制御で還元させるが、このニードルバルブ41は、図9に示す如く、電磁ソレノイド41aへの通電によりリターンスプリング41bに抗してニードル弁41cをリフトさせることにより回路を開き、インタークーラ47出口からEGR回路Aを経由した冷却空気を、EGRガスと共にEGR回路Bを経由して制御バルブ42の開により吸気マニホールド37上流側へ吸気還元させる。
With such a configuration, when the engine operating state is grasped by the
エンジンの運転状態に応じたEGR率(EGR量)を求め、ニードルバルブ41のリフト期間,リフト間隔を予めECU45に設定しておきニードルバルブ41の作動を制御する。EGR率が多い場合、リフト期間を長くリフト間隔を短くし、EGR率が少ない場合、リフト期間を短くリフト間隔を長くする。このような作用により、後処理装置46(DPF)の状態をECU45で把握し、再生運転時に後処理装置46が高温となり溶損し得る状態に近づくと、ニードルバルブ41をリフトして開き、制御バルブ42を閉じることにより、インタークーラ47出口の冷却空気を排気ガス中に供給し、後処理装置46の温度低下、流量の増加を行い後処理装置46の溶損を防止することが可能となる。
The EGR rate (EGR amount) corresponding to the operating state of the engine is obtained, the lift period and lift interval of the
ニードルバルブ41の作動によってEGR量を制御するため、厳密なEGR量の調整が可能であり、クランク角度に応じてニードルバルブ41を作動させることで吸排気の脈動に合わせたEGR制御が可能となる。EGRガスを本システム内で冷却した後、吸気還元するため、EGRクーラの廃止、若しくは容量低下を行うことができる。ニードルバルブ41に冷却空気を導入するため、焼き付き、流路内へのPM付着による流路抵抗増加を抑制することができる。
Since the EGR amount is controlled by the operation of the
また、コモンレールを有するディーゼルエンジンにおいて、全ての運転状態で最適なバルブタイミングやバルブリフトを得ることができないため、動弁系による摩擦損失,振動,騒音等の不具合が発生する。 In addition, in a diesel engine having a common rail, optimal valve timing and valve lift cannot be obtained in all operating conditions, and thus problems such as friction loss, vibration, and noise due to the valve operating system occur.
このため、クランク軸(図示なし)による機械的な駆動を行わない吸排気バルブ筒Vとして、図10に示す如く、上部室に電磁ソレノイド48とリターンスプリング大49及び電磁吸着板50を配置し、中心位置に燃料通過穴を設けた仕切板51によって仕切られた下部室にリターンスプリング小52と中間バルブ53及び吸排気バルブ54を配置すると共に、吸排気バルブ54を作用させる上部燃料流路d,下部燃料流路e,中間燃料流路fを配置して構成させる。
For this reason, as shown in FIG. 10, an
吸排気バルブ筒Vの上部燃料流路dへ高圧ポンプ55からコモンレール56を介して接続し、下部燃料流路eから低圧タンク57を介して圧力制御バルブ58へ接続すると共に、ECU59と電磁ソレノイド48,高圧ポンプ55,コモンレール56,低圧タンク57,圧力制御バルブ58とを通信可能に接続して構成させる。
The
このような構成により、エンジン運転状態をECU59で把握し、運転状況に合わせた吸排気バルブ54のプロフィールを算出させ、この算出した吸排気バルブ54のタイミングに応じて電磁ソレノイド48を作動させると共に、該バルブ54のリフト量に応じて該バルブ54の駆動に有する燃料流量分のレール圧上昇値を計算し高圧ポンプ55による加圧を行い、該バルブ54の速度に応じて圧力制御バルブ58により低圧タンク57内の圧力調整を行う。
With such a configuration, the
吸排気バルブ54閉時の作用状態として、図10に示す如く、電磁ソレノイド48への通電は行わないため、電磁吸着板50がリターンスプリング大49によって押され燃料排出が行われず、コモンレール56からの燃料は吸排気バルブ54を上方向へ押し上げる力を発生させる。このとき、中間バルブ53上下の圧力は同圧であり、中間バルブ53はリターンスプリング小52によって着座する。
As shown in FIG. 10, the
吸排気バルブ54開時の作用状態として、図11に示す如く、電磁ソレノイド48への通電を行うことにより電磁吸着板50が引き上げられ、閉時に高圧であった燃料が仕切板51の燃料通過穴から上部室に排出される。この燃料排出により中間バルブ53に作用する上向きの力が大きくなりリターンスプリング小52を押し上げる。これにより、中間バルブ53はコモンレール56からの上部燃料流路dの片方を塞ぐため、高圧燃料は一方向のみに流入して吸排気バルブ54を下方向へ押し下げる力を発生させる。このとき、次サイクルの吸排気バルブ54の開閉速度を制御するため低圧タンク57内の圧力を圧力制御バルブ58によって制御する。
As shown in FIG. 11, when the intake /
このように、吸排気バルブ54の開閉に作用する力が燃料圧力のみであるから、低圧タンク57内の圧力制御を行うことにより従来のバルブスプリングにおけるバネ定数なるものを制御することが可能となり、ECU59の制御により運転状態に合わせた最適な吸排気バルブ54の制御を得ることができる。なお、クランク軸による機械的な駆動を行わないため摩擦,振動,騒音等の低減ができると共に、機械的動弁系の廃止による部品点数の削減や、シリンダブロックの設計における自由度の向上を図ることができる。
Thus, since the force acting on the opening / closing of the intake /
また、前記吸排気バルブ筒Vにおける電磁吸着板50と中間バルブ53とを一体的に形成した如き状態の電磁作動バルブ60を有すると共に、仕切板51に燃料通過穴を設け、リターンスプリング小52は不要とする吸排気バルブ筒Wにおいて、吸排気バルブ54閉時の作用状態として、図12に示す如く、電磁ソレノイド48への通電は行わないため、電磁作動バルブ60がリターンスプリング大49によって押され電磁作動バルブ60の上部開閉板60aの閉により燃料排出が行われず、コモンレール56からの燃料は吸排気バルブ54を上方向へ押し上げる力を発生させる。このとき、電磁作動バルブ60はリターンスプリング大49の圧力によって着座する。
In addition, the
吸排気バルブ54開時の作用状態として、図13に示す如く、電磁ソレノイド48への通電を行うことにより電磁作動バルブ60が引き上げられ、電磁作動バルブ60の上部開閉板60aの開により燃料排出が行われると共に、電磁作動バルブ60の平板部60bによって仕切板51の燃料通過穴が塞がれ、閉時に高圧であった燃料が上部室へ排出される。電磁作動バルブ60は着座から浮き上がり状態であるため燃料の流入により吸排気バルブ54を下方向へ押し下げる力を発生させる。このとき、次サイクルの吸排気バルブ54の開閉速度を制御するため低圧タンク57内の圧力を圧力制御バルブ58によって制御する。
As shown in FIG. 13, when the intake /
また、従来におけるエンジン吊り用のハンガー位置では、エンジン吊り下げ時に吊り下げ用フックが、重要なエンジン部品等と接触干渉するという機能上の障害となることがあった。 Further, in the conventional hanger position for hanging the engine, there is a case where the hanging hook is a functional obstacle that interferes with an important engine component or the like when the engine is hung.
このため、図14及び図15に示す如く、コモンレール式のディーゼルエンジン61において、エンジン本体の側方位置に固定されているゼネレータ62に、本体側から延設した剛性確保による斜め方向姿勢のゼネレータ調整プレート63を取り付けると共に、この調整プレート63の斜め位置部にハンガー穴63aを設けることにより、コモンレール64やインジェクター65及び燃料送油管等を、吊り下げ用フックによる吊り下げ作業時に接触干渉によって生じる損傷から防護することができる。なお、66はシリンダブロック、67はシリンダヘッド、68はヘッドカバー、69はオイルパン、70は冷却ファンを示す。
Therefore, as shown in FIGS. 14 and 15, in the common rail
また、従来のオープンデッキ型のシリンダブロックは、シリンダが周囲から全開放されているため、運転時のヘッドガスケットからの水漏れが発生し易いと共に、シリンダの加工時にはシリンダが開放状態であるためシリンダが工具から逃げてしまい、シリンダの真円度を悪くする原因となっていた。なお、シリンダヘッド締め付け時には、シリンダが周囲のボルト座から隔離されているため真円度を確保することはできる。 In addition, the conventional open deck type cylinder block has a cylinder that is fully open from the surroundings, so water leakage from the head gasket during operation is likely to occur, and the cylinder is open when the cylinder is processed. Escaped from the tool, which caused the roundness of the cylinder to deteriorate. When the cylinder head is tightened, roundness can be ensured because the cylinder is isolated from the surrounding bolt seats.
このようなオープンデッキ型のシリンダブロック71において、図16に示す如く、従来、各シリンダ72間のトップデッキ部73に連続して設けたシリンダ72外周の水穴74を、図17に示す如く、断続廃止して両側のシリンダ壁を繋ぎ剛性を持たせた形態とすることにより、エンジン運転時の振動や、各シリンダ72の爆発によるシリンダ挙動を抑制することができると共に、ヘッドガスケット(図示なし)からの水漏れを防止することが可能となり、シリンダ72の加工時においても工具からの逃げを抑制できるから、加工速度を落すことなく真円度を確保することができる。なお、このようにトップデッキ部73を繋いだような形態としても、シリンダヘッド(図示なし)締め付けによる影響は小さく真円度は同様に確保することができ、ブローバイガス等排気ガス性能も向上させることができる。
In such an open deck
前記オープンデッキ型のシリンダブロック71において、図18(a),(b)に示す如く、両端シリンダ72の外端側トップデッキ部73のシリンダ72外周の水穴74を断続廃止してシリンダ壁を繋ぎ剛性を持たせた形態とすることにより、前記と同様の作用効果を有する。
In the open deck
前記オープンデッキ型のシリンダブロック71において、図19に示す如く、各シリンダ72のトップデッキ部73のシリンダヘッド締付けボルト部73aの下側にリブ73bを設けて剛性を持たせた形態とすることにより、前記と同様の作用効果を有する。
In the open deck
前記オープンデッキ型のシリンダブロック71において、図20に示す如く、シリンダ72の壁底部分72aを大きく繋ぎ、特にシリンダヘッド締付け時等において剛性を持たせた形態とすることにより、前記と同様の作用効果を有する。
In the open deck
前記オープンデッキ型のシリンダブロック71において、図21に示す如く、両端シリンダ72の外端側トップデッキ部73の下部側に、前端部ではウォータポンプ冷却水入口73cから下部側と、後端部ではシーリングカップ73dから上部側とに各々隔壁73eを設け剛性を持たせた形態とすることにより、この隔壁73eにより冷却水の左右分離機能を持たせることができると共に、前記と同様の作用効果を有する。
In the open deck
また、クローズドデッキ型としてトップデッキ部の水穴を塞いだシリンダブロックにおいて、図22に示す如く、最終的には、加工の最後でトップデッキ部73のシリンダ72外周の水穴74を塞いだ部分を削り落し、シリンダ72外周の水穴74を断続廃止した前記オープンデッキ型のシリンダブロック71とすることにより、加工時における振動やシリンダ72の撓みやビビリ等を抑制して精度良く加工することが可能となり、加工速度を落すことなく真円度を確保することができる。このように、精度良く仕上がったオープンデッキ型のシリンダブロック71の有効活用により、前記と同様の作用効果を有する。
Further, in the cylinder block in which the water hole of the top deck portion is closed as a closed deck type, as shown in FIG. 22, the portion where the
また、図23(a),(b)に示す如く、シリンダブロック75のトップデッキ76部に、シリンダブロック75から外側に張り出して回りを取り囲むように一周する形状で幅広のリブ76aを設けることにより、シリンダヘッドボルト締め付けの際に、トップデッキ76部が押し上げられて変形する状態を抑制することが可能となる。(従来のエンジンではこの様なリブ形状のものはない)
また、前記のリブ76aを設けたシリンダブロック75において、適宜幅以上のリブ76aを設けても無駄となるだけであるため、図24に示す如く、シリンダヘッドボルト部分にリブ76aに接続する逆三角形のリブ76bを各々設けることにより、シリンダヘッドボルト締め付けの際に、トップデッキ76部が押し上げられて変形する状態を、更に、強力に抑制することが可能となる。(従来のエンジンではこの様なリブ形状のものはなく、直線的なものが一般的である)
また、従来では、農作業機用のエンジンとして、シリンダブロックとクランクケース及びオイルパンにて構成しているものにおいて、本機搭載時にはシリンダブロック側を本機側搭載用のフレームブラケットを介して組付けしているが、シリンダブロックとクランクケースの強度が不足しているため、振動や衝撃等により破損を生じることが多い。
Further, as shown in FIGS. 23 (a) and 23 (b), a
Further, in the
Also, in the past, the engine for a farming machine consisted of a cylinder block, a crankcase, and an oil pan. When this machine is mounted, the cylinder block side is assembled via a frame bracket for this machine side. However, since the cylinder block and the crankcase are not strong enough, they are often damaged by vibration or impact.
このため、図25に示す如く、シリンダブロック77(クランクケースを含む)とオイルパン78を鋳物部材として、トラクターやコンバイン等へ組付ける際に、シリンダブロック77とオイルパン78に対し本機側のフレームブラケット79をボルト79aにより共締めとすることにより、エンジン本体の強度が向上するため、振動や衝撃等による破損を防止することができる。
Therefore, as shown in FIG. 25, when assembling the cylinder block 77 (including the crankcase) and the
また、農機,産機,建機用等、一般のエンジンにおいて、エンジンボンネットや作業装置等が着いた状態では、シリンダブロック部へのオイル補給をする給油口の位置が低いため、給油口を高い位置に伸ばして給油を容易にする対応がとられており、その部材として、現在では、図26(a)に示す如く、パイプ80a,プラグ80b,フランジ80cの3部品を溶接構造とした鋼材製品の補助給油口80を使用しているためコストアップとなっている。
Also, in general engines for agricultural machinery, industrial machinery, construction machinery, etc., when the engine bonnet or work equipment is attached, the position of the oil supply port for supplying oil to the cylinder block is low, so the oil supply port is high. It has been adapted to extend the position to facilitate lubrication, and as its members, as shown in FIG. 26 (a), a steel product in which three parts of a
このため、図26(b)に示す如く、耐熱樹脂材を使用した一体成型の補助給油口81とすることにより、大幅なコストダウンとなり、重量も軽減でき取り扱い性も良好(錆び等の発生がない)で、上端側81aをトルクレンチが使用できる形状とすることにより、締め付け時のトルク管理を行うことができる。
For this reason, as shown in FIG. 26 (b), by using the integrally formed auxiliary
また、ディーゼルエンジンにおいては、噴射ポンプや噴射ノズル等の部品が機能,性能を大きく支配するため、切り粉や大きな異物等を持ちこんだときは正常な作用ができなくなり、出力低下,摩耗,焼き付き等が発生すると共に、排気ガスが黒煙,白煙となって近年の排気ガス規制に対し大きな影響を及ぼす。 In diesel engines, parts such as injection pumps and injection nozzles dominate the function and performance, so normal operation cannot be achieved when chips or large foreign objects are brought in, resulting in reduced output, wear, seizure, etc. In addition, the exhaust gas becomes black smoke and white smoke, which greatly affects the recent exhaust gas regulations.
このため、噴射ポンプ82や噴射ノズル83へ流れる燃料中の切り粉や大きな異物等が噴射ポンプ82まで流れる前に、図27に示す如く、燃料配管のアイボルト84の燃料流路における螺旋状の溝mによって、燃料中の切り粉や大きな異物等の流出通過を阻止することにより、噴射ポンプ82や噴射ノズル83への障害を防止することが可能となる。
Therefore, before the chips and large foreign matters in the fuel flowing to 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.
1 コモンレール
2 レール圧センサ
12 DPF
12a 熱線式ヒータ
13 出力調整器
14 バッテリー
15 インバータ
16 太陽光発電装置
17 排気管
18 DOC
19 差圧センサ
20 シリンダブロック
21 シリンダヘッド
22 オイルパン
23 ギヤケース
24 フライホイール
25 冷却ファン
100 ECU
E コモンレール式ディーゼルエンジン
1
12a
19
E Common rail type diesel engine
Claims (2)
Priority Applications (1)
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JP2009198081A JP2011047351A (en) | 2009-08-28 | 2009-08-28 | Working vehicle |
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JP2009198081A JP2011047351A (en) | 2009-08-28 | 2009-08-28 | Working vehicle |
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JP2009198081A Pending JP2011047351A (en) | 2009-08-28 | 2009-08-28 | Working vehicle |
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---|---|---|---|---|
US20120255279A1 (en) * | 2011-04-11 | 2012-10-11 | GM Global Technology Operations LLC | System and method for solar-powered control of exhaust after-treatment systems |
CN115370453A (en) * | 2022-08-26 | 2022-11-22 | 中国第一汽车股份有限公司 | Control method of auxiliary regeneration system of particle trapping device based on solar power supply |
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2009
- 2009-08-28 JP JP2009198081A patent/JP2011047351A/en active Pending
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