JP2011127472A - ディーゼルエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＯＣが排気マニホールドから離れた位置に配置されるため、ＤＯＣにおける排気ガスの温度低下が避けられないことによるＤＰＦの強制再生時に生ずる不具合を改善しようとするものである。
【解決手段】排気マニホールド１２からターボ過給器１３のタービン１３ａ側を介して排気ガスの排出を行う排気経路１４において、該排気経路１４の下流側適宜位置に、未燃燃料を酸化させる第一ＤＯＣ１５に続いて排気ガス内の粒状化物質ＰＭを除去する第一ＤＰＦ１６を配置してなるディーゼルエンジンにおいて、前記排気マニホールド１２の下流位置に開閉バルブ１７に続いて未燃燃料を酸化させる第二ＤＯＣ１８を配置すると共に、該第二ＤＯＣ１８の他端側を前記第一ＤＯＣ１５の上流側適宜位置に接続して設けたことを特徴とするディーゼルエンジン。
【選択図】図３

Description

この発明は、ディーゼルエンジンに関する。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ＤＯＣ（酸化触媒）及びＤＰＦ（パティキュレートフィルタ）を有するディーゼルエンジンにおいて、排気ガス中のパティキュレートをＤＰＦにて捕集し堆積したときに再生処理を行うもの等の分野に属する。

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、自動車及び各種作業車・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。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。

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。

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、ＤＰＦの上流側にＮＯｘ吸蔵還元触媒を備えている排気ガス再循環式（ＥＧＲ）のディーゼルエンジンにおいて、触媒再生のタイミングを遅延させると共に、ＥＧＲ，吸気調節バルブ，排気調節バルブ及び還元剤の噴射添加の単独又は適切な組み合わせ適用により、リーン状態とリッチ状態とを切り替え形成させるように制御して、ＮＯｘ吸蔵還元触媒及びＤＰＦを再生可能とする。なお、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の代わりに貴金属系酸化触媒（ＤＯＣ）を用い、還元剤噴射をせずＥＧＲ，吸気／排気調節を適切に組み合わせ適用することにより排気ガス温度を制御可能とするもの等が開示されている。

特開２００１−７３７４８号公報

しかし、前記の如く、特許文献１におけるＤＰＦの再生装置やＤＯＣによる排気ガス温度制御装置では、構造が複雑であり、コスト高となる難点がある。また、通常、ＤＯＣについては大きさの関係からエンジンのレイアウト上、排気マニホールドから離れた位置に配置せざるを得ず、排気マニホールドからＤＯＣに至る間の配管により熱が奪われるため、ＤＰＦの強制再生を行う際にはＤＯＣを排気ガスの熱を利用して昇温（活性化）させる必要がある。

このため本発明は、ＤＯＣが排気マニホールドから離れた位置に配置されるため、ＤＯＣにおける排気ガスの温度低下が避けられないことによるＤＰＦの強制再生時に生ずる不具合を改善しようとするものである。

請求項１の発明は、排気マニホールド（１２）からターボ過給器（１３）のタービン（１３ａ）側を介して排気ガスの排出を行う排気経路（１４）において、該排気経路（１４）の下流側適宜位置に、未燃燃料を酸化させる第一ＤＯＣ（１５）に続いて排気ガス内の粒状化物質（ＰＭ）を除去する第一ＤＰＦ（１６）を配置してなるディーゼルエンジンにおいて、前記排気マニホールド（１２）の下流位置に開閉バルブ（１７）に続いて未燃燃料を酸化させる第二ＤＯＣ（１８）を配置すると共に、該第二ＤＯＣ（１８）の他端側を前記第一ＤＯＣ（１５）の上流側適宜位置に接続して設けたことを特徴とするディーゼルエンジンとする。

このような構成により、通常運転時（連続再生時）には、第二ＤＯＣ（１８）は開閉バルブ（１７）を閉じて、第一ＤＯＣ（１５）側へ流すことにより、排気ガスの流量が多いときでも排気ガスの圧力損失を低減でき、第一ＤＰＦ（１６）の連続再生を行わせることができる。また、強制再生時のように排気ガスの流量が少ないときには、開閉バルブ（１７）を開いて第二ＤＯＣ（１８）側にも排気ガスの一部を流すことにより、さらに、排気マニホールド（１２）下流側の第二ＤＯＣ（１８）に排出される高温の排気ガスにより、第二ＤＯＣ（１８）を活性化させてＤＰＦ（１６）の強制再生を行わせることができる。

請求項２の発明は、前記第二ＤＯＣ（１８）の処理能力は、第一ＤＯＣ（１５）の処理能力よりも小さくなるように構成したことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンとする。

このような構成により、通常運転時（連続再生時）には、第二ＤＯＣ（１８）側は開閉バルブ（１７）を閉じ、排気ガスの全量を大きな容積を大型の第一ＤＯＣ（１５）側へ流すことにより、排気ガスの流量が多いときでも排気ガスの圧力損失を低減できると共に、第一ＤＰＦ（１６）の連続再生を行わせることができる。

また、強制再生時のように排気ガスの流量が少ないときには、開閉バルブ（１７）を開いて小型の第二ＤＯＣ（１８）側にも排気ガスの一部を流すことにより、排気マニホールド（１２）下流側の小型の第二ＤＯＣ（１８）に排出される高温の排気ガスにより、小型の第二ＤＯＣ（１８）を活性化させて第一ＤＰＦ（１６）の強制再生を行わせることができる。

請求項１の発明では、上記作用の如く、通常運転時には第一ＤＯＣ（１５）側へ排気ガスを全量流すことにより、排気ガスの流量が多いときでも排気ガスの圧力損失を招くことなく、第一ＤＰＦ（１６）の連続再生を容易に行わせることができる。排気ガスの流量が少ない第一ＤＰＦ（１６）の強制再生時には、排気マニホールド（１２）下流側に配置している排気ガスが少ない場合に対応できる第二ＤＯＣ（１８）に高温の排気ガスを流すことで、第二ＤＯＣ（１８）を活性化させ、第一ＤＰＦ（１６）の強制再生を良好に行い再生時間の短縮を図ることができる。

請求項２の発明では、排気ガスの流量が少ない第一ＤＰＦ（１６）の強制再生時には、排気マニホールド（１２）下流側に配置している小型の第二ＤＯＣ（１８）に高温の排気ガスを流すことができるから、大きさの関係で排気マニホールド（１２）下流に配置できず排気ガスの温度低下を余儀なくされていた大型の第一ＤＯＣ（１５）に代えて、小型の第二ＤＯＣ（１８）を活性化させることにより、ＤＰＦ（１６）の強制再生を良好に行い再生時間の短縮を図ることができる。

コモンレールによる蓄圧式燃料噴射ディーゼルエンジンを示すシステム図。 三種類の制御モードによるエンジン回転数と出力トルクの関係を示す線図。 エンジンの排気経路に大型ＤＯＣとＤＰＦを接続配設すると共に、強制再生時には排気マニホールド下流側に接続した小型ＤＯＣを排気経路にバイパス接続させる回路を示す作用回路図。 エンジンの排気経路と吸気経路を接続するＥＧＲ回路に並列状態で配設したＤＯＣとＥＧＲクーラーを、通常運転時と強制再生時において適時切り替えさせる切替バルブを設けた回路を示す作用回路図。 温度／運転状況等から算出する再生用燃料噴射量によってインジェクタへの通電時間を算出し、この通電時間の長，短によってポスト噴射させる気筒数の組合せを変更する手順を示すフローチャート。 温度／運転状況等から算出する再生用燃料噴射量によってインジェクタへの通電時間を算出し、この通電時間の長，短によってポスト噴射させる気筒数の組合せを変更及び切り替えする手順を示すフローチャート。 エンジンの排気経路にＤＯＣとＤＰＦを、更にＤＰＦの下流側に排気絞りバルブ配設し、吸気経路には吸気絞りバルブを配設すると共に、排気経路のＤＯＣ上流側に設けた空燃比センサを、ＥＣＵを介して吸気絞りバルブに接続させる回路を示す作用回路図。 エンジンの排気経路にＤＯＣとＤＰＦを、更にＤＰＦの下流側に排気絞りバルブ配設し、吸気経路には吸気絞りバルブを配設すると共に、吸気絞りバルブの上流側に設けたエアーフローセンサを、ＥＣＵを介して吸気絞りバルブに接続させる回路を示す作用回路図。 エンジンの排気経路にＤＯＣとＤＰＦを、更にＤＰＦの下流側に排気絞りバルブ配設し、吸気経路には吸気絞りバルブを配設すると共に、吸気絞りバルブの上流側に設けたエアーフローセンサと温度センサを、ＥＣＵを介して吸気絞りバルブに接続させる回路を示す作用回路図。 ＤＰＦを装着するディーゼルエンジンを搭載したトラクタにおいて、ボンネット内のＤＰＦとキャビン前端部との間に断熱材を配設した状態を示す側面図。 （ａ）ＤＯＣとＤＰＦを装着するディーゼルエンジンを搭載したトラクタにおいて、ターボ過給器の直後に設けたＤＯＣと、このＤＯＣと反対側のキャビン前端部のコーナー近傍に設けたＤＰＦとをＬ字状のパイプによって連結させると共に、排気管をＤＰＦの上方に延設させた状態を示す正面図。（ｂ）ＤＯＣとＤＰＦを装着するディーゼルエンジンを搭載したトラクタにおいて、ターボ過給器の直後に設けたＤＯＣと、このＤＯＣと反対側のキャビン前端部のコーナー近傍に設けたＤＰＦとをＬ字状のパイプによって連結させると共に、排気管をＤＰＦの上方に延設させた状態を示す平面図。 ディーゼルエンジンにおいて、インジェクタ保護カバーをエンジン本体に取り付けるカバー取付ステーの折曲一端部位置にエンジン吊り具用穴を設けると共に、折曲他端部の端部側にブローバイガス用フィルタを取り付けた状態を示す全体斜視図。 前記インジェクタ保護カバーのカバー取付ステーの折曲他端部の端部側にブローバイガス用フィルタを取り付けると共に、カバー取付ステーの折曲一端部位置にエアコン用コンプレッサを固定するブラケットを取り付けた状態を示す全体斜視図。 トラクタ本機において、フロントアクスルブラケットにエンジン本体とエンジンリヤプレートを組み付けた状態を示す斜視図。 エンジン本体とエンジンリヤプレートの組み付け時に、リヤプレートの上下側の左右部位置に各々ボルト締め付け部を追加した状態を示す斜視図。 （ａ）オイルパンの後端部左右側位置に各々ボルト締付用のボスを設けた状態を示す斜視図。（ｂ）シリンダブロックの後端部左右側位置に各々ボルト締付用のボスを設けた状態を示す斜視図。 （ａ）シリンダブロックの冷却水路に近接した左右側位置に各々オイル通路を設けた状態を示す断面斜視図。（ｂ）左右側適宜位置のオイル通路からターボ過給器の軸受部に対し送油パイプによる配管状態を示す全体斜視図。 （ａ）シリンダボア間に設けている加工キリ穴による冷却水穴とシリンダヘッド側の水穴とが折曲状に接続されている状態を示す断面斜視図。（ｂ）シリンダボア間に設けている冷却水穴に対しシリンダヘッド側の水穴を直線状で接続可能なるよう斜めの水穴とした状態を示す断面斜視図。 （ａ）ウォータポンプからシリンダブロックへの冷却水の流れ部をアール形状とした状態を示す部分平面図。（ｂ）ウォータポンプからシリンダブロックへの冷却水の流れ部をアール形状とした状態を示す部分側面図。

排気マニホールド１２からターボ過給器１３のタービン１３ａ側を介して排気ガスの排出を行う排気経路１４の下流側適宜位置に、大型ＤＯＣ１５に続いてＤＰＦ１６を各々接続配置してなるディーゼルエンジンにおいて、一端側を排気マニホールド１２直下に接続配置した開閉バルブ１７を有する小型ＤＯＣ１８の他端側を、大型ＤＯＣ１５の上流側適宜位置に接続して設ける。

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。

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。

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の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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図３に示す如く、ディーゼルエンジンの本体２０に接続した排気マニホールド１２から排気経路１４を通じ、ターボ過給器１３のタービン１３ａ側を介してその下流側の適宜位置に大型ＤＯＣ１５を接続配置すると共に、この大型ＤＯＣ１５の下流側に続いてＤＰＦ１６を接続配置して構成させる。なお、２１は吸気マニホールド、１３ｂはターボ過給器１３のコンプレッサを示す。

排気マニホールド１２直下に、開閉バルブ１７の開閉により作用を入切させる小型ＤＯＣ１８を開閉バルブ１７と連結して接続配置すると共に、この小型ＤＯＣ１８を、大型ＤＯＣ１５の上流側適宜位置の排気経路１４にバイパス形態にて接続配置して構成させる。

このような構成により、通常運転時には、小型ＤＯＣ１８は開閉バルブ１７を閉じて作用を切とし、排気経路１４を通じてターボ過給器１３のタービン１３ａ側を介して排気ガスの全量を大きな容積を持つ大型ＤＯＣ１５側へ流すことにより、排気ガスの流量が多いときでも排気ガスの圧力損失を招くことなく、ＤＰＦ１６の連続再生を容易に行わせることができる。

排気ガスの流量が少ないＤＰＦ１６の強制再生時には、開閉バルブ１７を開いて小型ＤＯＣ１８側にも排気ガスの一部を流すことにより、小型のためスペース的に排気マニホールド１２直下に配置可能な小型ＤＯＣ１８に高温の排気ガスを流すことができるから、大きさの関係で排気マニホールド１２直下に配置できず排気ガスの温度低下を余儀なくされていた大型ＤＯＣ１５に代えて小型ＤＯＣ１８を活性化させることにより、ＤＰＦ１６の強制再生を良好に行い再生時間の短縮を図ることができる。

なお、通常運転時には、排気ガス中のＮＯを大型ＤＯＣ１５内でＮＯ２に変換し、そのＮＯ２を利用してＤＰＦ１６内の酸素を燃焼させるが、ＮＯをＮＯ２に変換させるために、大型ＤＯＣ１５にそれほど多くの白金の担持は必要としないと共に、強制再生時には、排気ガスの流量が少なく、且つ排気ガス中のＨＣと酸素を反応させて発熱させるためには、小型ＤＯＣ１８に担持させる白金の密度を増やす必要がある。

このように、強制再生用の小型ＤＯＣ１８には高密度の白金を、連続再生用の大型ＤＯＣ１５には低密度の白金を担持させることで、ＤＯＣの数は増えるが高価な白金使用量を低減できるため、結果的にはＤＯＣの価格を低減できることになる。

また、図４に示す如く、ディーゼルエンジンの本体２２に接続した排気マニホールド２３から排気経路２４を通じ、ターボ過給器２５のタービン２５ａ側を介してその下流側の適宜位置にＤＯＣ２６を接続配置し、このＤＯＣ２６の下流側に続いてＤＰＦ２７を接続配置させると共に、エンジンの本体２２に接続した吸気マニホールド２８から吸気経路２９を通じターボ過給器２５のコンプレッサ２５ｂ側に接続して構成させる。

排気マニホールド２３と吸気経路２９の適宜位置とにＥＧＲ回路３０を接続すると共に、このＥＧＲ回路３０に、切替バルブ３１の接続により各々切り替え作用させるＥＧＲクーラー３２とＤＯＣ３３とを並列に接続配置して構成させる。

なお、ＤＯＣ３３をＥＧＲ回路３０に配置することにより、高温の排気ガスを排出する排気マニホールド２３直下に配置するが可能となる。
このような構成により、通常運転時には、ＥＧＲクーラー３２に排気ガスが流れるよう切替バルブ３１を切り替えることにより、ＥＧＲ回路３０に流れ込む排気ガスの全量をＥＧＲクーラー３２に通過させて吸気に還元する。（従来と同じ）また、強制再生時には、再生開始と同時にＤＯＣ３３に排気ガスが流れるよう切替バルブ３１を切り替え排気ガスの一部をＤＯＣ３３に流すことにより、ＤＯＣ３３内での触媒反応により排気ガスが加熱され、加熱された排気ガスが吸気に還元されて吸気温度を上昇させ、吸気温度上昇に伴う排気温度上昇によって、ＤＯＣ３３を活性化させ、ＤＰＦ２７の強制再生を良好に行い再生時間の短縮を図ることができる。

また、後処理装置再生時には、コモンレールシステムの多段噴射機能を利用して、未燃の燃料を後処理装置へ送り込み燃焼させることにより再生を行わせるようにしており、４気筒エンジンの場合、全ての気筒のインジェクターから燃料を噴射するよう制御されている。この燃料噴射は、インジェクターへの通電時間で制御され最低通電時間が規定されているため、再生に対し微量の燃料噴射で済むところを必要以上の燃料を噴射してしまうという難点がある。

このため、前記図１に示す如き、コモンレールシステムによる電子制御式ディーゼルエンジンＥにおいて、排気ガス対策として後処理装置を装着すると共に、この後処理装置内の圧力等（ＰＭの堆積）により再生が必要と判断された場合、コモンレールシステムにより多段噴射を行う再生時の燃料噴射を限定された気筒５のみとする制御を、図５のフローチャートに示す。

この制御では、温度／運転状況等により必要とされる再生用の燃料噴射量が算出され、その時のレール圧によりインジェクター６への通電時間が算出され、この算出された通電時間がインジェクター６の固有の最低通電時間よりも長い場合には、通常の２バンク（４気筒の組合せ）にてインジェクター６が駆動され、最低通電時間よりも短い場合には、１バンク（２気筒の組合せ）分のインジェクター６を駆動することにより、個々のインジェクター６の通電時間を長くすることで目標に近い燃料噴射量を再生用ポスト噴射として使用することができる。

このように、再生用の燃料は燃焼室で燃焼させるわけではないから、各気筒５に均等に噴射させる必要がなく、気筒５を限定して燃料を噴射することにより、同じ最低通電時間でもエンジントータルとしては燃料噴射量を低減することができると共に、インジェクター６の耐久性向上にも寄与することができる。

また、図６のフローチャートに示す如く、温度／運転状況等により必要とされる再生用の燃料噴射量が算出され、その時のレール圧によりインジェクター６への通電時間が算出され、この算出された通電時間がインジェクター６の固有の最低通電時間よりも長い場合には、通常の２バンクにてインジェクター６が駆動され、最低通電時間よりも短い場合には、１バンクをバンクＡ又はバンクＢに切り替えてインジェクター６を駆動することにより、個々のインジェクター６の通電時間を長くすることで目標に近い燃料噴射量を再生用ポスト噴射として使用することができると共に、限定されるバンクを再生の機会毎に切り替えることにより、ノズル作動によるインジェクター６の寿命を向上させることができる。

このように、再生用の燃料は燃焼室で燃焼させるわけではないから、各気筒５に均等に噴射させる必要がなく、気筒５を限定して燃料を噴射することにより、同じ最低通電時間でもエンジントータルとしては燃料噴射量を低減することができると共に、気筒５の限定した切り替えによりインジェクター６の耐久性向上になお一層寄与することができる。

また、従来では、排気ガス中に含まれる未燃燃料の量をモニターすることなく吸気絞りバルブの開度を制御しているため、吸気バルブの開度が小さいときは未燃燃料の量が多くなりＤＯＣ内で処理しきれず未燃燃料が排気ガスと共に排出され、逆に、吸気絞りバルブの開度が大きいときは未燃燃料の量が少なくなり強制再生温度に達するまでに時間を要するという難点があった。

このため、図７に示す如く、エンジン本体３５からターボ過給器３６のタービン３６ａ側を介して排気経路３７を延出させ、この排気経路３７のタービン３６ａ側下流の適宜位置にＤＯＣ３８とＤＰＦ３９に続いて排気絞りバルブ４０を各々配置させると共に、エンジン本体３５からターボ過給器３６のコンプレッサ３６ｂ側を介して吸気経路４１を延出させ、この吸気経路４１のコンプレッサ３６ｂ側上流の適宜位置に吸気絞りバルブ４２を配置して構成させる。

排気経路３７のＤＯＣ３８上流側の適宜位置に配置した空燃比センサ４３の出力値に応じて、ＥＣＵ４４により吸気経路４１の吸気絞りバルブ４２を開閉制御可能に接続して構成させる。

このような構成により、排気経路３７の空燃比センサ４３により強制再生中の空燃比をモニターし、空燃比が大きい場合には吸気絞りバルブ４２の開度を小さくし、逆に、空燃比が小さい場合には吸気絞りバルブ４２の開度を大きくすることにより、未燃燃料が過剰に排気ガス中に混入する炭化水素の増加傾向を防止しつつ排気ガスのクリーン化を行い、適度な未燃燃料を排気ガス中に混合することで素早くＤＯＣ３８を昇温させて、強制再生温度に達するまでの時間短縮を図ることができる。

また、前記図７に示す如き排気経路３７と吸気経路４１の構成において、図８に示す如く、吸気経路４１の吸気絞りバルブ４２上流側の適宜位置に配置したエアーフローセンサ４５の出力値に応じて、ＥＣＵ４４により吸気経路４１の吸気絞りバルブ４２を開閉制御可能に接続して構成させる。

このような構成により、吸気経路４１のエアーフローセンサ４５による強制再生中の吸気量の検出により、燃料噴射量と空気量をモニターして空燃比を演算し、空燃比が大きい場合には吸気絞りバルブ４２の開度を小さくし、逆に、空燃比が小さい場合には吸気絞りバルブ４２の開度を大きくすることにより、未燃燃料が過剰に排気ガス中に混入する炭化水素の増加傾向を防止しつつ排気ガスのクリーン化を行い、適度な未燃燃料を排気ガス中に混合することで素早くＤＯＣ３８を昇温させて、強制再生温度に達するまでの時間短縮を図ることができる。

また、前記図７に示す如き排気経路３７と吸気経路４１の構成において、図９に示す如く、吸気経路４１の吸気絞りバルブ４２上流側の適宜位置に配置したエアーフローセンサ４５と温度センサ４６の出力値に応じて、ＥＣＵ４４により吸気経路４１の吸気絞りバルブ４２を開閉制御可能に接続して構成させる。

このような構成により、吸気経路４１のエアーフローセンサ４５による強制再生中の吸気量の検出により、燃料噴射量と空気量をモニターして空燃比を演算し、空燃比が大きい場合には吸気絞りバルブ４２の開度を小さくし、逆に、空燃比が小さい場合には吸気絞りバルブ４２の開度を大きくする制御を行う。そして、冬期等では、吸気温度が低く不完全燃焼を起し未燃ガスが放出され易くなるため、温度センサ４６の検出値により吸気絞りバルブ４２の開度を補正して吸気量を増やし、未燃燃料が過剰に排出されることを防止する制御を行うことにより、未燃燃料が過剰に排気ガス中に混入する炭化水素の増加傾向を防止しつつ排気ガスのクリーン化を行い、適度な未燃燃料を排気ガス中に混合することで素早くＤＯＣ３８を昇温させて、強制再生温度に達するまでの時間短縮を図ることができる。

また、トラクタに搭載したディーゼルエンジンの後処理装置としてＤＰＦをボンネット内に装着している場合、ＤＰＦの熱がキャビンに伝わりキャビン内やステップの温度を上昇させてしまうという不具合があった。

このため、図１０に示す如く、ＤＰＦ４７を装着するディーゼルエンジンを搭載したトラクタＴにおいて、ボンネット４８内のＤＰＦ４７とキャビン４９の前端部との間に断熱板５０を配置することにより、ＤＰＦ４７の熱によりキャビン４９内やステップ部４９ａ等の温度上昇を防止することができる。なお、５１は前輪、５２は後輪を示す。

また、搭載スペースが限られるトラクタ等では、後処理装置をコンパクトに搭載することが求められている。
このため、図１１（ａ），（ｂ）に示す如く、ＤＯＣ５３とＤＰＦ５４を装着するディーゼルエンジンを搭載したトラクタＴにおいて、ＤＯＣ５３をターボ過給器５５の直後のボンネット５６外側面に後方に向け水平方向に配置し、ＤＰＦ５４をＤＯＣ５３とは反対側のキャビン５７前端部のコーナー近傍に鉛直方向にて配置すると共に、ＤＯＣ５３とＤＰＦ５４をＬ字状に形成したパイプ５８によってエンジン下部側を通し連結させ、更に、排気管５９をＤＰＦ５４から上方に向け接続延長して構成させる。なお、６０は前輪を示す。

このような構成により、視界を妨げることなくコンパクトにＤＰＦ５４を装着することができると共に、重量物であるＤＯＣ５３とＤＰＦ５４を分離して配置することにより、装着強度に対する安全性を増大させることができる。

また、図１２に示す如く、ディーゼルエンジンにおいて、インジェクター（図示なし）を保護する平板状のインジェクター保護カバー６１を、エンジン本体６２に取り付けるＬ字状に折曲したカバー取付ステー６３に、エンジンを吊り下げるときに使用するエンジン吊り具用穴６４を折曲一端部６３ａの適宜位置に設け、更に、ブローバイガスを浄化するブローバイガス用フィルタ６５を折曲他端部６３ｂの端部側に取り付けることにより、スペースの有効利用が可能になると共に、部品点数の削減を行うことができる。なお、６６はシリンダヘッド、６７はシリンダブロック、６８はオイルパン、６９はフライホイールを示す。

また、図１３に示す如く、前記インジェクター保護カバー６１のカバー取付ステー６３の折曲他端部６３ｂの端部側にブローバイガス用フィルタ６５を取り付け、更に、カバー取付ステー６３の折曲一端部６３ａ位置に、エアコン用コンプレッサ７０を固定するブラケット７１を取り付けることにより、よりスペースの有効利用が可能になると共に、部品点数の削減を行うことができる。

また、従来、作業車等におけるエンジン装着用のエンジンリヤプレートは、シリンダブロックに設けた複数箇所の取付けボスに締め付け締結されているため、リヤプレートの略中央拠りのみが締め付けられることとなり、本機の車格が大きくなるに従いリヤプレートに対する負荷が大きくなることから、オイルパンを曲げる方向の荷重の作用により高い応力が発生したり、リヤプレートが左右方向から引っ張られるようなモードで変形する不具合を生じていた。

図１４は、トラクタ本機のフロントアクスルブラケット７２とエンジン本体のシリンダブロック７３及びエンジンリヤプレート７４の３者による締結状態を示すものである。
図１５及び図１６（ａ）に示す如く、エンジン本体とトラクタ本機とを締結するために用いるエンジンリヤプレート７４の下端側に相当するオイルパン７５の後端部左右位置にボス７５ａを各々設け、リヤプレート７４とオイルパン７５をメンテナンス性を考慮してオイルパン７５側からボルトにより締結を行う。そして、図１５及び図１６（ｂ）に示す如く、リヤプレート７４の上端側に相当するシリンダブロック７３の後端部左右位置にボス７３ａを各々設け、リヤプレート７４とシリンダブロック７３をメンテナンス性を考慮してオイルパン７５側からボルトにより締結を行うことにより、リヤプレート７４の下方側をオイルパン７５で、リヤプレート７４の上方側をシリンダブロック７３で各々締結するため、リヤプレート７４に発生する本機の車格上昇による荷重負荷を分散させて受けることができ、製品信頼性が向上する。なお、リヤプレート７４の曲げ方向の動きが規制されることにより振動，騒音に対しても有利となる。

また、従来、オイル通路の位置に対しターボ過給器が離れた距離に設けられているため、エンジン始動直後、油圧が十分な高圧となりターボ過給器へオイルが供給されるまでに時間がかかり、それによりターボ過給器の軸受部の焼き付きといった不具合が発生していた。

このため、図１７（ａ）に示す如く、シリンダブロック７７の冷却水路７７ａに近接した左右側位置に各々オイル通路７７ｂを設けることにより、図１７（ｂ）に示す如く、左右側適宜位置のオイル通路７７ｂからターボ過給器７８の軸受部７８ａに対し、短距離にて送油パイプ７９による配管を行うことができるから、冷却水との熱交換にて温度が低いオイルをターボ過給器７８へ素早く供給することが可能となり、軸受部７８ａの焼き付き不具合を解消することができる。なお、シリンダブロック７７のオイル通路７７ｂを左右側位置に設けることにより、ターボ過給器７８の位置がエンジン搭載仕様にて変更となっても容易に対応することができる。

また、従来、図１８（ａ）に示す如く、シリンダブロック７６において、シリンダボア（図示なし）間に加工キリ穴による冷却水穴７６ａを設けているが、この冷却水穴７６ａとシリンダヘッド８０側の水穴８０ａとは折曲状態で接続されているため、冷却水の流れに抵抗が生じ圧力損失が大きくなって、十分な冷却水が流れないという不具合が発生する。

このため、図１８（ｂ）に示す如く、シリンダボア間の冷却水が流れる冷却水穴７６ａに対し、シリンダヘッド８０側の水穴８０ａが直線状に接続可能となるよう斜めの水穴８０ａとすることにより、冷却水の流れが円滑となり圧力損失が小さくなるから冷却水が十分に流れ、シリンダボア間の冷却効果を向上させることができる。なお、８１はシリンダ冷却水路を示す。

また、図１９（ａ），（ｂ）に示す如く、ウォータポンプ（図示なし）からシリンダブロック８２への冷却水の流れ部８２ａをアール形状とし、シリンダボア８３の壁面との空間容積８３ａを大きく確保することができるから、シリンダブロック８２への冷却水の流れによる圧力損失を小さくして、冷却水の流れを円滑にすることができる。

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。

ＰＭ 粒状化物質
１ コモンレール
Ｅ コモンレール式ディーゼルエンジン
１２ 排気マニホールド
１３ ターボ過給器
１３ａ タービン
１４ 排気経路
１５ 第一ＤＯＣ（大型ＤＯＣ）
１６ 第一ＤＰＦ
１７ 開閉バルブ
１８ 第二ＤＯＣ（小型ＤＯＣ）

Claims (2)

1. 排気マニホールド（１２）からターボ過給器（１３）のタービン（１３ａ）側を介して排気ガスの排出を行う排気経路（１４）において、該排気経路（１４）の下流側適宜位置に、未燃燃料を酸化させる第一ＤＯＣ（１５）に続いて排気ガス内の粒状化物質（ＰＭ）を除去する第一ＤＰＦ（１６）を配置してなるディーゼルエンジンにおいて、前記排気マニホールド（１２）の下流位置に開閉バルブ（１７）に続いて未燃燃料を酸化させる第二ＤＯＣ（１８）を配置すると共に、該第二ＤＯＣ（１８）の他端側を前記第一ＤＯＣ（１５）の上流側適宜位置に接続して設けたことを特徴とするディーゼルエンジン。
2. 前記第二ＤＯＣ（１８）の処理能力は、第一ＤＯＣ（１５）の処理能力よりも小さくなるように構成したことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン。

Images