JP2013124579A - Working machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディーゼルパーティキュレートフィルタ(DPF)を備えたトラクタ、コンバイン、バックホー及びホイルローダ等の作業機に関する。 The present invention relates to a working machine such as a tractor, a combiner, a backhoe and a wheel loader provided with a diesel particulate filter (DPF).
一般的に、ディーゼルエンジンには、排出ガスに含まれる粒子状物質(パーティキュレートマター)を捕集するディーゼルパーティキュレートフィルタ(DPF)が設けられている。DPFは、ディーゼルエンジンからの排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するようになっており、この捕集された粒子状物質は徐々に堆積する。そのため、DPFを搭載した車両では、ディーゼルエンジンの排気温度を上昇させて、DPFに堆積した粒子状物質を燃焼し、DPFに堆積した粒子状物質を低減させるというDPFの再生技術が開発されている。 Generally, a diesel engine is provided with a diesel particulate filter (DPF) that collects particulate matter (particulate matter) contained in exhaust gas. The DPF collects particulate matter contained in exhaust gas from the diesel engine, and the collected particulate matter gradually accumulates. For this reason, in a vehicle equipped with a DPF, a DPF regeneration technique has been developed in which the exhaust temperature of a diesel engine is increased, the particulate matter deposited on the DPF is burned, and the particulate matter deposited on the DPF is reduced. .
DPFの再生技術の開発は、従来より大型のトラックで行われていたが、トラクタ、コンバインなどの農業機械やバックホー等の作業機においても、ディーゼルエンジンが搭載され、作業機独自のDPF再生技術が開発されている。
作業機のDPF再生技術として特許文献1に示すものがある。
特許文献1では、排気ガス浄化装置に対する複数の再生モードのいずれかを選択的に実行する汎用再生プログラムと、任意の再生モードに対応するフラグテーブルとを記憶する書換可能な可変記憶手段を備えており、ECUがフラグテーブルに基づき選択される再生モードにて汎用再生プログラムを実行するようになっている。この特許文献1の技術は、多種多様な作業機に対応して各作業機にあったDPF再生のためのプログラムを設定する技術である。
Development of DPF regeneration technology has been carried out on larger trucks than before, but agricultural machinery such as tractors and combines and work machines such as backhoes are equipped with diesel engines, and the DPF regeneration technology unique to the work equipment is Has been developed.
There exists a thing shown in patent document 1 as a DPF reproduction | regeneration technique of a working machine.
Patent Document 1 includes a rewritable variable storage unit that stores a general-purpose regeneration program that selectively executes one of a plurality of regeneration modes for an exhaust gas purification device, and a flag table that corresponds to an arbitrary regeneration mode. The ECU executes the general reproduction program in the reproduction mode selected based on the flag table. The technique of Patent Document 1 is a technique for setting a program for DPF regeneration that is suitable for each work machine in correspondence with a wide variety of work machines.
さて、トラクタなどの作業機では同一機種のものでも、圃場を中心として使用する場合、ビニールハウス内を中心として使用する場合、農場で使用する場合など様々な使用形態がある。一方、DPF再生では排気温度の上昇を伴い、トラクタの作業に影響を及ぼす可能性もある。このようなことから、DPF再生もトラクタの使用形態に対応して実行することが好ましく、様々な使用形態に対応したDPF再生のモードが必要で、使用形態に対応したモードの切換も出来ることが好ましく、このような要望が高まってきている。 Now, even if the working machine such as a tractor is of the same model, there are various usage forms such as using it mainly in the field, using it in the greenhouse, or using it on the farm. On the other hand, in the DPF regeneration, the exhaust temperature rises and there is a possibility of affecting the tractor operation. For this reason, it is preferable to perform DPF regeneration in accordance with the usage pattern of the tractor, and it is necessary to have a DPF regeneration mode corresponding to various usage patterns, and the mode can be switched according to the usage pattern. Preferably, such demand is increasing.
上述したように、複数のモードを切り換えるという技術は特許文献1に示すように存在するものの、この技術は、多種多様な作業機に対応して、機種毎にモードを設定するものであり、同一機種において作業者の使用形態に合わせて再生モードを任意に切り換えることができなかった。
そこで、本発明は、操作する作業者(ユーザ)の使用形態に対応してスムーズにDPF再生を行うことができる作業機を提供することを目的とする。
As described above, although there is a technique for switching a plurality of modes as shown in Patent Document 1, this technique sets a mode for each model corresponding to a wide variety of work machines. In the model, the playback mode could not be arbitrarily switched in accordance with the usage form of the worker.
Therefore, an object of the present invention is to provide a working machine capable of smoothly performing DPF regeneration in accordance with the usage pattern of the operator (user) who operates it.
前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
請求項1に係る作業機によれば、ディーゼルエンジンから排出された排出ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタを備えた排出ガス浄化装置と、前記排出ガス浄化装置のフィルタに堆積した粒子状物質の堆積量が所定値以上であるときに前記粒子状物質を燃焼させて除去するフィルタ再生制御装置とを備え、前記フィルタ再生制御装置は、前記堆積量が所定値以上であるときに前記排出ガス浄化装置内の排気温度を粒子状物質の燃焼が促進する燃焼温度域に向けて自動的に昇温して粒子状物質を燃焼させる自動再生モードと、外部昇温指令に基づいて排気温度を前記燃焼温度域に昇温する半自動再生モードと、前記自動再生モードと半自動再生モードとを切り換える切換手段を備えていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention has taken the following measures.
According to the working machine according to claim 1, the exhaust gas purification device including a filter that collects particulate matter contained in the exhaust gas exhausted from the diesel engine, and the particles deposited on the filter of the exhaust gas purification device A filter regeneration control device that burns and removes the particulate matter when the accumulation amount of the particulate matter is a predetermined value or more, and the filter regeneration control device includes the filter regeneration control device when the accumulation amount is the prescribed value or more. Automatic regeneration mode that automatically raises the exhaust temperature in the exhaust gas purifier toward the combustion temperature range where combustion of particulate matter promotes and burns particulate matter, and exhaust temperature based on external temperature rise command And a switching means for switching between the automatic regeneration mode and the semi-automatic regeneration mode.
請求項2に係る作業機によれば、前記切換手段は、前記フィルタ再生制御装置の内部の切換信号に基づいて自動再生モードと半自動再生モードとを切り換えることを特徴とする。
請求項3に係る作業機によれば、前記切換手段は、前記フィルタ再生制御装置の外部の切換信号に基づいて自動再生モードと半自動再生モードとを切り換えることを特徴とする。
According to a work machine of a second aspect, the switching means switches between the automatic regeneration mode and the semi-automatic regeneration mode based on a switching signal inside the filter regeneration control device.
According to a third aspect of the present invention, the switching means switches between the automatic regeneration mode and the semi-automatic regeneration mode based on a switching signal external to the filter regeneration control device.
請求項4に係る作業機によれば、前記フィルタ再生制御装置は、前記ディーゼルエンジンに昇温のための昇温制御を行って排気温度を昇温可能なエンジン制御部と、前記エンジン制御部と連動して動作する作業機制御部とを備え、前記エンジン制御部は、前記昇温制御を行って燃焼温度域に向けて昇温する前記自動再生モードと、前記昇温制御の途中で前記外部昇温指令を待ち当該外部昇温指令を受けてからさらに昇温制御を行って燃焼温度域に向けて昇温する前記半自動再生モードと、前記自動再生モードと半自動再生モードとを切り換える前記切換手段を備え、前記作業機制御部は、前記エンジン制御部に前記切換信号を出力する切換信号出力手段を備えていることを特徴とする。 According to the work machine according to claim 4, the filter regeneration control device includes an engine control unit capable of increasing a temperature of exhaust gas by performing a temperature increase control for increasing the temperature of the diesel engine, and the engine control unit. A work implement control unit that operates in conjunction with the engine control unit, wherein the engine control unit performs the temperature increase control to increase the temperature toward the combustion temperature range, and the external regeneration mode during the temperature increase control. The switching means for switching between the semi-automatic regeneration mode and the automatic regeneration mode and the semi-automatic regeneration mode in which the temperature rise command is waited and the temperature rise control is further performed after the external temperature rise command is received and the temperature is raised toward the combustion temperature range. The working machine control unit includes switching signal output means for outputting the switching signal to the engine control unit.
請求項5に係る作業機によれば、前記フィルタ再生制御装置は、前記切換信号によって切り換えられたモードを実行するための実行フラグを記憶するモード記憶部を備えていることを特徴とする。
請求項6に係る作業機によれば、前記外部昇温指令を行うための再生スイッチが運転席の前側に設置されていることを特徴とする。
According to the working machine of the fifth aspect, the filter regeneration control device includes a mode storage unit that stores an execution flag for executing a mode switched by the switching signal.
According to the working machine of the sixth aspect, the regeneration switch for performing the external temperature raising command is installed on the front side of the driver's seat.
請求項1によれば、フィルタ再生制御装置が自動再生モードや半自動再生モードを備えていて、これらのモードを自在に切り換えることができるため、同一機種において作業者の使用形態に対応したDPF再生を行うことができる。
請求項2によれば、例えば、作業者(ユーザ)の要望を聞いて作業機のメンテナンスを行ったり、作業機の製造を行う製造会社のサービスマンが内部切換部を操作することによって、任意にモードを切り換えることができる。
According to the first aspect of the present invention, since the filter regeneration control device has an automatic regeneration mode and a semi-automatic regeneration mode, and these modes can be freely switched, DPF regeneration corresponding to the use form of the operator can be performed in the same model. It can be carried out.
According to the second aspect, for example, a serviceman of a manufacturing company that manufactures a work machine by performing a maintenance of the work machine by listening to a request from an operator (user) or arbitrarily operates the internal switching unit. The mode can be switched.
請求項3によれば、例えば、作業者が作業機を操作して作業を行う場合に、その使用形態に応じて内部切換部を操作することによって、任意にモードを切り換えることができる。
請求項4によれば、作業機制御部(作業機制御装置)でDPF再生を簡単に管理することができ、複数種類のエンジン制御部(エンジン制御装置)に対応することができる。
According to the third aspect, for example, when an operator operates the work machine to perform work, the mode can be arbitrarily switched by operating the internal switching unit according to the usage mode.
According to the fourth aspect, the DPF regeneration can be easily managed by the work implement control unit (work implement control device), and a plurality of types of engine control units (engine control devices) can be handled.
請求項5によれば、切換信号によって切り換えられたモードを実行するための実行フラグを記憶するようになっているため、例えば、長期的に使用形態が同じである場合に、この使用形態に対応したモードに簡単に固定することができる。
請求項6によれば、作業者は運転中であっても再生スイッチを簡単に押すことができ、DPF再生を行いたいときに当該DPF再生を実行することができる。
According to the fifth aspect, since the execution flag for executing the mode switched by the switching signal is stored, for example, when the usage pattern is the same in the long term, this usage pattern is supported. Can be easily fixed to the selected mode.
According to the sixth aspect, the operator can easily press the regeneration switch even during driving, and can perform the DPF regeneration when it is desired to perform the DPF regeneration.
[第1実施形態]
本発明の作業機は、ディーゼルパーティキュレートフィルタ(DPF)を備えると共に、このDPFに堆積した粒子状物質を燃焼させて除去する手段を備えたものである。このような作業機は、トラクタやコンバインなどの農業機械及びバックホーやコンパクトトラックローダ(CTL)などの建設機械であって、農作業や建設作業等の作業が行えるものであるが、トラクタを例にとり説明する。
[First embodiment]
The work machine of the present invention includes a diesel particulate filter (DPF) and a means for burning and removing particulate matter deposited on the DPF. Such a working machine is an agricultural machine such as a tractor or a combiner and a construction machine such as a backhoe or a compact truck loader (CTL), which can perform a work such as a farm work or a construction work. To do.
図6に示すように、トラクタ1は、前後に車輪を有する走行車体2に、ディーゼルエンジン3、変速装置4等が搭載されて構成されている。この走行車体2の後部には、3点リンク機構5が昇降可能に設けられている。この3点リンク機構5には、耕耘装置、肥料散布装置、収穫装置などの各種作業装置6が着脱自在となっている。この作業装置6には、PTO軸を介してディーゼルエンジン3からの動力が伝達されるようになっている。また、ディーゼルエンジン3の後方には、独立搭載型のキャビン7が設けられており、キャビン7内に運転席8が設けられている。運転席8の前側(前方)にトラクタ1の様々な表示を行う表示装置9が設けられている。
As shown in FIG. 6, the tractor 1 is configured by mounting a
図1は、ディーゼルエンジン3における排気系の構造を示したものである。なお、通常、ディーゼルエンジン3は、複数のシリンダ(気筒)を有する多気筒エンジンである場合が多いが、図1では、そのうちの1つのシリンダを示している。
以下、ディーゼルエンジン3の排気系について詳しく説明する。
図1に示すように、ディーゼルエンジン(以降、エンジンという)3のシリンダ10の上部には、当該シリンダ10内に空気を導入するための開口である吸気ポート11が形成されると共に、燃焼後のガス(燃焼ガス)をシリンダ10から排出するための開口である排気ポート12が形成されている。さらにシリンダ10の上部には、吸気ポート11を開閉するための吸気バルブ13と、排気ポート12を開閉するための排気バルブ14とが設けられている。
FIG. 1 shows the structure of the exhaust system in the
Hereinafter, the exhaust system of the
As shown in FIG. 1, an
吸気ポート11には、シリンダ10内に導入される空気の流路となる管状の吸気マニホールド15が接続されている。また、排気ポート12には、シリンダ10から排出される燃焼ガスの流路となる管状の排気マニホールド16が接続されている。排気マニホールド16の端部には排気音を低減するためのサイレンサ17が設けられていて、燃焼ガスはサイレンサ17を通過して外部に排出される。
The
排気マニホールド16において、排気ポート12とサイレンサ17との間には排出ガス浄化装置20が設けられている。排出ガス浄化装置20は、通過する排出ガスに含まれる粒子状物質を捕集して浄化するものである。つまり、シリンダ10から排気ポート12を経て排出された燃焼ガスは、排出ガスとなって排気マニホールド16を通り、排出ガス浄化装置20で浄化されてサイレンサ17に至る。
In the
この排出ガス浄化装置20は、内部にDPF21を有している。DPF21は、排出ガスに含まれる粒子状物質を捕集するためのフィルタであり、例えば、セラミック製で断面がハニカム構造となるように形成されている。つまり、DPF21の一端から他端にわたる長手方向に沿って、例えば六角柱のストロー状の多角形貫通孔が多数隣接しており、各貫通孔内には、DPF21の長手方向に沿って所定間隔で多孔質の隔壁が設けられている。
The exhaust
DPF21の一端側(入側)から進入した排出ガスは、貫通孔内に形成された多孔質の隔壁を通過しつつDPF21の他端側(出側)へ向かって流れる。排出ガスに含まれる粒子状物質は、多孔質の隔壁に付着したり、貫通孔の内壁に付着したりすることでDPF21に捕集され、DPF21によって浄化された排気ガスは外部へ放出される。なお、ディーゼルエンジン3の排気系には、図示はしないが、DPF21の入側とエンジン3との間に、粒子状物質中の燃料及び燃焼ガス中の窒素酸化物を酸化するための酸化触媒(ディーゼル用酸化触媒)などが設けられている。
Exhaust gas that has entered from one end side (incoming side) of the
本発明のトラクタ1では、CPU等から構成されたフィルタ再生制御装置25による制御によってDPF21に堆積した粒子状物質の堆積量(PM堆積量という)を低減するクリーニング、即ち、DPFの再生(DPF再生ということがある)を行う。
フィルタ再生制御装置25は、エンジン3等を制御するエンジンコントロールユニット(エンジン制御装置)にDPF再生機能を具備させることで構成されたもので、DPF再生を行わない通常時ではトラクタ1における作業の負荷等に応じてエンジン3を制御すると共に、DPF再生を行う時には通常時とは異なるようにエンジンの制御を実行してDPF再生を行う。
In the tractor 1 of the present invention, cleaning for reducing the amount of particulate matter deposited on the DPF 21 (referred to as PM deposition amount) under the control of the filter
The filter
このフィルタ再生制御装置25は、通常時には、アクセルレバーの操作量、アクセルペダルの操作量、クランク位置、カム位置等の制御信号に基づいて、インジェクタ、コモンレール、サプライポンプ等を制御する。なお、通常時でのフィルタ再生制御装置25のディーゼルエンジン制御は、一般的なディーゼルエンジン制御と同じものであり、例えば、インジェクタの制御では燃料噴射量、噴射時期などが設定され、サプライポンプやコモンレールの制御では燃料噴射圧が設定される。当然の如く、トラクタ1においては、作業者がアクセルレバーを操作したり、アクセルペダルを操作することによって、アクセルレバーの操作量やアクセルペダルの操作量が変化し、エンジン回転数を増減させることができる。
The filter
なお、トラクタ1には、フィルタ再生制御装置25の他に、当該トラクタ1に関する様々な制御を行う作業機制御装置(図示省略)を備えている。この作業機制御装置は、例えば、運転席8の周囲に設けられた操作レバーに基づいて3点リンク機構5などの昇降を制御したり、変速装置の変速制御などを行う。作業機制御装置は、主に、トラクタ(作業機)における作業に関する制御を行うものであれば、どのような制御を行うものであってもよく、上述した制御に限定されない。
In addition to the filter
図1に示すように、フィルタ再生制御装置25は、自動再生モード30と、半自動再生モード31とを備えている。
自動再生モード30及び半自動再生モード31は、フィルタ再生制御装置25の制御部29に格納されたDPF再生を行うための制御プログラム等から構成され、DPF再生が必要なときは、自動再生モード30や半自動再生モード31が働きDPF再生を行う。なお、フィルタ再生制御装置25は、DPF再生時には、自動再生モード30と半自動再生モード31のいずれかになっている。また、半自動再生モード31であっても自動再生モード30であっても、十分にPM堆積量が減少する(DPF再生が不要なレベルまで堆積量が少なくなると、自動再生モード30又は半自動再生モード31が終了し、フィルタ再生制御装置25は、通常の制御に戻る。フィルタ再生制御装置25は、自動再生モード30でDPF再生が行われている場合でも、アクセル等によるエンジン回転数の増減などエンジンの制御は行うことができる。
As shown in FIG. 1, the filter
The
まず、半自動再生モード31について説明する。
フィルタ再生制御装置25が半自動再生モード31になっている状態で、PM堆積量がDPF再生が必要な所定値(閾値以上)になると、このフィルタ再生制御装置25は、通常の制御から切り替わり、半自動再生モード31によるDPF再生の制御を開始する。ここで、PM堆積量は、DPF21の入側の排気圧力と、DPF21の出側の排気圧力との差圧により推定することとしている。詳しくは、DPF21(排出ガス浄化装置20)の入側付近の排気圧力を入側圧力センサ22により検出し、DPF21(排出ガス浄化装置20)の出側付近の排気圧力を出側圧力センサ23により検出し、フィルタ再生制御装置25は入側圧力センサ22が検出した排気圧力と、出側圧力センサ23が検出した排気圧力とから排出ガス浄化装置20の入側と出側での排気圧力の差(差圧)を計算する。PM堆積量が多いと排気圧力の差である差圧も大きく、PM堆積量が少ないと排気圧力の差圧も小さいことから、このような関係を用いて、フィルタ再生制御装置25では、計算した差圧からDPFに堆積したPM堆積量を求める。なお、差圧とPM堆積量との関係は、フィルタ再生制御装置25に予め制御プログラム又は制御パラメータなどという形態で格納されている。この実施形態では、排気圧力の差からPM堆積量を算出することとしているが、これに限定されず、エンジン3を稼働した稼働時間や燃料の消費量などによりPM堆積量を算出してもよく、PM堆積量の算出方法はどのようなものであってもよい。
First, the
When the filter
上述した半自動再生モード31は、PM堆積量が閾値以上になると、まず、自動的に排出ガス浄化装置20内の排気温度の昇温を行い、その昇温の途中で外部昇温指令を待ち当該外部昇温指令を受けてから燃焼が促進される温度域(燃焼温度域)まで昇温を行うもので、段階的に排気温度を上昇させるモードである。
具体的には、半自動再生モード31では、PM堆積量が閾値以上になると、まず、予め定められた第1目標温度に向けて昇温を行い、第1目標温度になった時点で運転席8の周囲に設けられた再生スイッチ32を点滅させて第1目標温度に達したことを報知して、それ以上の昇温を待つ。そして、半自動再生モード31では、作業者が再生スイッチ32を押す(外部昇温指令を出す)と、その外部昇温指令を受けて燃焼が促進される温度域である第2目標温度まで昇温を行う。
In the
Specifically, in the
この再生スイッチ32には、LED等が内蔵されていて、再生スイッチ32は、DPF再生が必要なときに点灯、点滅すると共に、押すことによってDPF再生の外部昇温指令などが行える押しボタン式のスイッチである。この再生スイッチ32は運転席8の前側であって様々な表示を行う表示装置(メータパネル)9の周囲に設置されている
さらに詳しくは、半自動再生モード31が働くと、フィルタ再生制御装置25は、エンジン3等に吸気スロットルの絞りを指令する信号を出力して吸気スロットルを絞り、これにより、排出ガス浄化装置20内の排気温度(DPF21の入側の排気温度、即ち、DPF21内の温度)を、第1目標温度である250℃に向けて昇温する昇温制御を行う。
The
さて、トラクタ1などの作業機では、圃場内に入って当該トラクタ1で作業する場合があり、そのエンジン3から排出され排出ガスが、圃場内の作物やビニールハウス等の可燃物にあたることがある。上述した第1目標温度は、作物にダメージを与えるような高温ではないため、半自動再生モード31では、まず、第1目標温度まで昇温して待機することとしている。
Now, in a working machine such as the tractor 1, there is a case where the tractor 1 enters the field and works with the tractor 1, and the exhaust gas discharged from the
このように、吸気スロットルの絞りが自動的に行われた後は、排気温度が第1目標温度に達したか否かの判断が行われる。具体的には、半自動再生モード31によって、吸気スロットルの絞りが行われると、DPF21の入側に設けた温度センサ27が測定した測定したDPF21の入側の排気温度が250℃以上となった時点で、フィルタ再生制御装置25は、吸気スロットルの絞り後の排気温度が第1目標温度に達したと判断する。なお、排気温度が第1目標温度に達していない状態では吸気スロットルの絞り動作は継続される。
As described above, after the intake throttle is automatically throttled, it is determined whether or not the exhaust temperature has reached the first target temperature. Specifically, when the throttle of the intake throttle is performed by the
図2(a)に示すように、排気温度が第1目標温度である250℃に達している状態では、フィルタ再生制御装置25は、再生スイッチ32に制御信号を出力して、当該再生スイッチ32を点滅させる。再生スイッチ32の点滅は、作業者に対して排気温度を第1目標温度より高い第2目標温度に上昇させる第2段階の昇温制御を行ってよいか否かを確認するためのもので、再生スイッチ32が点滅した状態で再生スイッチ32を押すと、第2段階の昇温制御に進む。
As shown in FIG. 2A, in a state where the exhaust temperature has reached the first target temperature of 250 ° C., the filter
DPF再生において、第2段階の昇温は、排気温度を粒子状物質の燃焼が促進される温度域である第2目標温度(例えば、600℃)まで昇温することになり、この第2目標温度は、第1段階で昇温を行ったときの第1目標温度と比べて非常に高く、第2段階の昇温に伴って排気ガスの温度も高くなる。そのため、上述したように、再生スイッチ32の点滅によって、第2段階の昇温が行えることを報知すると共に第2段階の昇温を行ってよいかを確認している。
In the DPF regeneration, the temperature increase in the second stage is to increase the exhaust temperature to a second target temperature (for example, 600 ° C.) that is a temperature range in which the combustion of the particulate matter is promoted. The temperature is much higher than the first target temperature when the temperature is raised in the first stage, and the temperature of the exhaust gas becomes higher as the temperature rises in the second stage. For this reason, as described above, the flashing of the
例えば、トラクタ1を運転する作業者(運転者)は、トラクタ1での作業中において、トラクタ1が圃場内にあっても一時的に作物などの可燃物が無い場所を走行しているとき、或いは、圃場内での作業を一時的に中断して農道などを走行しているときなどに再生スイッチ32を押す。
再生スイッチ32を押して(手動操作によって)、排気温度を粒子状物質の燃焼が促進される第2目標温度まで上げてよいことを指令すると、フィルタ再生制御装置25は、直ちにエンジン等に指令を出力してポスト噴射を開始し、粒子状物質の燃焼が促進される温度域である第2目標温度(600℃)に向けて、排気温度を一挙に上昇させる。
For example, when an operator (driver) who drives the tractor 1 is traveling in a place where there is no combustible material such as a crop while the tractor 1 is in the field during the operation of the tractor 1, Alternatively, the
When the
図2(a)に示すように、フィルタ再生制御装置25は、再生スイッチ32が押されると、再生スイッチ32に制御信号を出力し、再生スイッチ32を点滅から点灯に代えて、ポスト噴射が行われていることを示す。
上述したように、フィルタ再生制御装置25が半自動再生モード31であるとき、PM堆積量が第1閾値以上になると、吸気スロットルの絞りが行われて排気温度が第1目標温度となる。この段階で再生スイッチ32を押すとポスト噴射が行われて排気温度が第2目標温度となるため、PM堆積量が減少することになる。
As shown in FIG. 2A, when the
As described above, when the filter
このように、半自動再生モード31では、排気温度を一旦第1目標温度まで上げた後、第2目標温度に上げる場合に、作業者の確認を行うようにしているため、作業者は周りの状況を考慮したうえで直ちにDPF再生を行うことができる。
次に、自動再生モード30について説明する。
フィルタ再生制御装置25が自動再生モード30になっている状態で、PM堆積量がDPF再生が必要な所定値(閾値以上)になると、このフィルタ再生制御装置25は、通常の制御から切り替わり、自動再生モード30にDPF再生の制御に入る。ここで、自動再生モード30を開始することを判断する閾値と、半自動再生モードを開始ことを判断する閾値は同じ値である。
As described above, in the
Next, the
When the filter
自動再生モード30とは、排気温度を自動的に燃焼が促進される温度域まで一挙に昇温を行うモードである。即ち、自動再生モード30とは、半自動再生モード31とは異なり、作業者の確認を行うことなく排気温度を上げてDPF再生を行う。
さらに詳しくは、自動再生モード30が働くと、フィルタ再生制御装置25は、エンジン3等に吸気スロットルの絞りを指令する信号を出力して吸気スロットルの絞りを行うと共にポスト噴射を行って、これにより、排気温度を、第2目標温度である600℃に向けて一挙に昇温して、PM堆積量を減少させる。
The
More specifically, when the
図2(b)に示すように、フィルタ再生制御装置25が自動再生モード30であり、PM堆積量が閾値未満(DPF再生未実行であるとき)は、フィルタ再生制御装置25は、DPFスイッチ33に制御信号を出力し、DPFスイッチ33を点滅させる。このDPFスイッチ33は、再生スイッチ32と同様に、運転席8の前側であって表示装置9の周囲に設置されたもので、LED等が内蔵されていて押しボタン式のスイッチである。DPFスイッチ33の点滅は、フィルタ再生制御装置25が自動再生モード30であることを示し、自動的にDPF再生が可能である状態を示している。
As shown in FIG. 2B, when the filter
図2(b)に示すように、フィルタ再生制御装置25が自動再生モード30によるDPF再生を実行すると、当該フィルタ再生制御装置25は、DPFスイッチ33に制御信号を出力し、DPFスイッチ33を点灯させる。DPFスイッチ33の点灯は、自動再生モード30によるDPF再生が実行されていることを示している。
このように、自動再生モード30では、半自動再生モード31とは異なり、作業者の確認をとらなくてもPM堆積量が閾値以上となって堆積すると、自動的にDPF再生を行いPM堆積量を減少させることができる。
As shown in FIG. 2B, when the filter
Thus, unlike the
なお、自動再生モード30でDPF再生が実行されているとき、DPFスイッチ33を押すと、自動再生モード30によるDPF再生を停止させることができる。即ち、DPFスイッチ33が押されると、フィルタ再生制御装置25はPM堆積量が閾値以上であっても、DPF再生を中止して、吸気スロットルの絞りやポスト噴射を停止する。
本発明の作業機では、上述したように、フィルタ再生制御装置25に、半自動再生モード31や自動再生モード30が具備されているため、いずれかを用いてDPF再生を行うことができる。半自動再生モード31では、主に作業者の意思を確認してから最終的にDPF再生を完了させるモードであり、作業状況を判断しながらDPF再生を行える。一方、自動再生モード30では、作業者の意思には関係なく確認をとらなくてもDPF再生を完了させるモードであり、作業者がPM堆積量を意識しなくても自動的にDPF再生を行える。このように、半自動再生モード31や自動再生モード30には、それぞれ特徴がある。
When DPF regeneration is being executed in the
In the working machine of the present invention, as described above, since the filter
トラクタなどの作業機では、作業者(ユーザ)の使用形態が多様であり、作業機の作業との関係などから半自動再生モード31の方が適している場合や自動再生モード30が適している場合が考えられる。
そこで、本発明では、様々な使用形態を考慮して、その使用形態に適したDPF再生を行うことができるように、フィルタ再生制御装置25には、自動再生モード30と半自動再生モード31とを切り換えるための切換手段35が備えられている。この切換手段35もフィルタ再生制御装置25の制御部29に格納された制御プログラム等から構成されており、当該切換手段35は、内部から入力される切換信号に基づいて自動再生モード30と半自動再生モード31とを切り換える。
In a working machine such as a tractor, there are various usage forms of workers (users), and the
Therefore, in the present invention, the filter
具体的には、図1に示すように、フィルタ再生制御装置25の内部には、ディップスイッチなどから構成された内部切換部40が設けられおり、ディップスイッチ40の切換信号は制御部29に入力されるようになっている。このディップスイッチ40は、2方向の切換を行えるスイッチであって、一方に切り換えると自動再生モード30を選択し、他方に切り換えると半自動再生モード31を選択したことになる。
Specifically, as shown in FIG. 1, the filter
切換手段35は、ディップスイッチ40により自動再生モード30が選択されて、自動再生モード30に対応する切換信号が入力されるとDPF再生時には、フィルタ再生制御装置25を自動再生モード30する。また、切換手段35は、ディップスイッチ40により半自動再生モード31が選択されて、半自動再生モード31に対応する切換信号が入力されるとDPF再生時には、フィルタ再生制御装置25を半自動再生モード31する。
When the
この自動再生モード30又は半自動再生モード31を指令するディップスイッチ等の内部切換部40は、主に、トラクタ1のメンテナンスを行ったり、トラクタを製造する製造会社のサービスマンなどが操作するためのものであって、トラクタ1のメンテナンス時やトラクタの製造出荷時に操作される。トラクタ1の製造出荷時は、ディップスイッチ40によって半自動再生モード31に設定されている。トラクタ1の製造出荷時には半自動再生モード31に設定されいるが、メンテナンス時などにユーザの要望に応じてサービスマンがディップスイッチ40を操作することによって半自動再生モード31することができる。
The
上述した実施形態では、フィルタ再生制御装置25の内部にディップスイッチなどの内部切換部40を設けて、内部からの切換信号に対応して切換手段35が自動再生モード30と半自動再生モード31とを切り換えるようにしてもよいが、図3の変形例に示すように、外部からの切換信号によって切換手段35が自動再生モード30と半自動再生モード31とを切り換えるようにしてもよい。
In the embodiment described above, the filter
図3に示すように、フィルタ再生制御装置25には、例えば、押しボタン式の外部スイッチから構成された外部切換部41が接続されている。この外部スイッチ41は、表示装置9の周囲に設置されたもので、再生スイッチ32やDPFスイッチ33の近傍に設置されている。外部スイッチ41は、1回押すと自動再生モード30を選択し、もう1回押すと半自動再生モード31を選択したことになる。なお、外部スイッチ41を、2方向切換のスイッチとし、一方側にすると自動再生モード30となり、他方側にすると半自動再生モード31になるように構成してもよい。
As shown in FIG. 3, to the filter
切換手段35は、外部スイッチ41により自動再生モード30が選択されて、自動再生モード30に対応する切換信号が入力されると、フィルタ再生制御装置25を自動再生モード30にする。また、切換手段35は、外部スイッチ41により半自動再生モード31が選択されて、半自動再生モード31に対応する切換信号が入力されるとフィルタ再生制御装置25を半自動再生モード31する。
When the
図3の変形例では、内部切換部40とは異なり、外部切換部41からの選択に対応して切換信号を出力するようにしているので、トラクタ1を操作する作業者(運転者)であってもトラクタ1で作業しながらモードを切り換えることができ、自在にDPF再生を行うことができる。例えば、圃場内で作業しているときは半自動再生モード31としてDPF再生(昇温)の確認を行い、公道を走行しているときには自動再生モード30として自動的にDPF再生を行うようにするとよい。
In the modification of FIG. 3, unlike the
さて、DPF再生が必要となったとき(PM堆積量が閾値以上となったとき)に、切換手段35が内部切換部40又は外部切換部41の状態(半自動再生モード31側であるか自動再生モード30側であるか)を判断してから、切換信号に対応するモードに切り換えてもよいが、内部又は外部からの切換信号が入力されたときに、各モードを実行するための実行フラグを記憶(保持)するようにしてもよい。
When the DPF regeneration is necessary (when the PM accumulation amount exceeds the threshold), the switching means 35 is in the state of the
図1及び3に示すように、フィルタ再生制御装置25に不揮発性のメモリ等から構成され記憶部(モード記憶部)42を設け、このモード記憶部42に実行フラグを記憶するようにしてもよい。
切換手段35は、内部切換部40又は外部切換部41から出力された切換信号が半自動再生モード31を示すものであれば、モード記憶部42に半自動再生モード31を示す実行フラグを記憶させ、一方、切換信号が自動再生モード30を示すものであれば、モード記憶部42に自動再生モード30を示す実行フラグを記憶させる。フィルタ再生制御装置25は、DPF再生が必要であるとき、モード記憶部42に記憶された実行フラグに基づいて半自動再生モード31や自動再生モード30になりDPF再生を実行する。
As shown in FIGS. 1 and 3, the filter
If the switching signal output from the
以上、本発明によれば、フィルタ再生制御装置25が自動再生モード30と半自動再生モード31とを備え、さらに、自動再生モード30と半自動再生モード31とを切り換える切換手段35を備えているので、作業機(トラクタ)の使用形態に応じたDPF再生を行うことができる。
[第2実施形態]
上述した実施形態では、エンジンコントロールユニット(エンジン制御装置)にDPF再生機能を具備させることでフィルタ再生制御装置25を構成したが、図4に示すように、第2実施形態では、フィルタ再生制御装置25を作業機の制御を行う作業機制御装置26(作業制御部)と、エンジンの制御を行うエンジン制御装置(エンジン制御部)28とで構成し、DPF再生の制御に関して、作業機制御装置26がエンジン制御装置28よりも上位に位置づけたものである。なお、エンジン制御装置28には、上述した実施形態と同様に、自動再生モード30、半自動再生モード31及び切換手段35、モード記憶部42が具備されているが、この自動再生モード30、半自動再生モード31及びモード記憶部42等は、第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
As described above, according to the present invention, the filter
[Second Embodiment]
In the embodiment described above, the filter
作業機制御装置26は、第1実施形態で説明したように作業機1に関する制御を行うものであって、エンジン制御装置28とはCANなどの車載ネットワークを介してデータのやりとりが行えるようになっている。作業機制御装置26には、エンジン制御装置28に切換信号を出力する切換信号出力手段43が設けられいる。この切換信号出力手段43は、作業機制御装置26の制御部36に格納されたDPF再生を行うための制御プログラム等から構成されている。
The work
作業機制御装置26の内部には、内部切換部40(ディップスイッチ)が接続されており、このディップスイッチ40によって自動再生モード30と半自動再生モード31とのいずれかが選択された指令が作業機制御装置26の制御部36に入力されると、切換信号出力手段43は、ディップスイッチ40で選択されたモードに対応する切換信号をエンジン制御装置28に出力する。エンジン制御装置28の切換手段35は、作業機制御装置26から出力された切換信号に基づいて、当該エンジン制御装置28を自動再生モード30又は半自動再生モード31に切り換える。なお、作業機制御装置26に、内部切換部40の代わりに図3の変形例と同様な外部切換部41(外部スイッチ41)を接続して、外部スイッチ41によって自動再生モード30と半自動再生モード31とのいずれかが選択された指令が作業機制御装置26に入力されたときに、切換信号出力手段43が外部スイッチ41で選択されたモードに対応する切換信号をエンジン制御装置28に出力してもよい。
An internal switching unit 40 (dip switch) is connected to the inside of the work
この第2実施形態では、作業機制御装置26からエンジン制御装置28に向けて切換信号を出力する形態となっているため、第1実施形態と比べて作業機制御装置26が自動再生モード30又は半自動再生モード31の選択権を持っているものとなっている。
また、図4に示すように、再生スイッチ32は、作業機制御装置26に接続されていて、再生スイッチ32からの外部昇温指令があると作業機制御装置26は、エンジン制御装置28に対して半自動再生モードによるDPF再生動作(第2段階の昇温)を許可するようになっている。即ち、エンジン制御装置28は、第1段階の昇温は自動的に行うものの、作業機制御装置26からの許可がなければ、ポスト噴射などの第2段階の昇温は行わない。なお、半自動再生モード31において、第2段階の昇温制御を行ってよいか否かを確認するための報知(再生スイッチ32の点滅)、半自動再生モード31を実行している報知(再生スイッチ32の点灯)は、エンジン制御装置28が作業機制御装置26に制御信号を出力することによって、作業機制御装置26を介して行う。
In the second embodiment, since the switching signal is output from the work implement
Further, as shown in FIG. 4, the
さらに、DPFスイッチ33も作業機制御装置26に接続されていて、DPFスイッチ33からの停止指令があると作業機制御装置26は、エンジン制御装置28に対して自動再生モードによるDPF再生の停止を行うようになっている。なお、自動再生モード30において、自動再生モード30であることの報知(DPFスイッチ33の点滅)、自動再生モード30を実行している報知(DPFスイッチ33の点灯)は、エンジン制御装置28が作業機制御装置26に制御信号を出力することによって作業機制御装置26を介して行う。また、その他、DPF再生に必要な情報(入側圧力センサ22の数値、出側圧力センサ23の数値、温度センサ27など)は、作業機制御装置26を介してエンジン制御装置28に入力されるようになっている。
Further, the
このように、第2実施形態では、エンジン制御装置28には、自動再生モード30や半自動再生モード31が具備されているが、自動再生モード30と半自動再生モード31との切換、半自動再生モード31における第2段階の昇温、自動再生モード30におけるDPF再生停止など、作業機制御装置26からの指令が無ければ、それぞれの制御が実行できないようになっており、DPF再生の制御において、作業機制御装置26がエンジン制御装置28よりも上位となる構成となっている。言い換えれば、作業機制御装置26がDPF再生の制御を管理する統括装置としての働きがある。
As described above, in the second embodiment, the
このようにすれば、エンジン制御装置28と作業機制御装置26とが別々の場所で製造されるような場合でも、作業機制御装置26側でDPF再生に関する設定を簡単に行うことができる。
[第3実施形態]
上述した実施形態では、再生スイッチ32、DPFスイッチ33、外部切換部41をそれぞれ別々に構成していたが、この第3実施形態は、再生スイッチ32、DPFスイッチ33及び外部切換部41を1つのスイッチで構成したものである。
In this way, even when the
[Third embodiment]
In the above-described embodiment, the
図5に示すように、作業機制御装置26は、再生スイッチ32、DPFスイッチ33及び外部切換部41を兼用する兼用スイッチ44が、表示装置9の周囲に設けられている。兼用スイッチ44は、押しボタン式のスイッチであると共に、その内部にはLED等が内蔵されていて、点灯、点滅するようになっている。
以下、兼用スイッチ44について詳しく説明する。
As shown in FIG. 5, the work
Hereinafter, the dual-
自動再生モード30や半自動再生モード31によってDPF再生が実行されていない場合、即ち、DPF21に堆積したPM堆積量が閾値未満である場合は、兼用スイッチ44は外部切換部41として働く。例えば、PM堆積量が非常に少ない状態でDPF再生が行われていないときに、兼用スイッチ44を押すと、自動再生モード30と半自動再生モード31との切換を示す信号を作業機制御装置26の制御部36に出力する。DPF再生が行われていないときは、兼用スイッチ44を押す毎に、自動再生モード30又は半自動再生モード31のどちらかを示す信号が作業機制御装置26の制御部36に出力されるようになっており、切換信号出力手段43は、兼用スイッチ44の示したモードに応じた切換信号をエンジン制御装置28に出力する。なお、表示装置9に現在のモードがどちらになっている分かるような表示(DPF表示)を行うことが好ましい。
When the DPF regeneration is not executed in the
一方、PM堆積量が閾値以上となり半自動再生モードが働いている場合、排気温度が第1目標温度に達すると、兼用スイッチ44は点滅し、第2段階の昇温制御を行ってよいか否かを確認する再生スイッチ32として働く。兼用スイッチ44が点滅した状態で兼用スイッチ44を押すと、外部昇温指令を作業機制御装置26を介してエンジン制御装置28に行ったことになり、第2段階の昇温が実行される。第2段階の昇温が実行されると、エンジン制御装置28は、兼用スイッチ44に制御信号を出力し、兼用スイッチ44を点灯させてDPF再生が行われていることを報知する。また、半自動再生モードではなく自動再生モードによってDPF再生が行われている場合、兼用スイッチ44は点灯してDPF再生が行われていることを報知する。また、自動再生モードによるDPF再生時に押すとDPF再生を停止するDPFスイッチ33として働く。
On the other hand, when the PM accumulation amount is equal to or greater than the threshold value and the semi-automatic regeneration mode is operating, when the exhaust temperature reaches the first target temperature, the dual-
このように、兼用スイッチ44を設けるようにすることによってスイッチの部品点数を少なくすることができる。
上述した第3実施形態では、再生スイッチ32、DPFスイッチ33及び外部切換部41の3つのスイッチを1つの兼用スイッチ44で構成しているが、再生スイッチ32と外部切換部41との2つのスイッチを兼用スイッチ44で構成してもよいし、再生スイッチ32とDPFスイッチ33との2つのスイッチを兼用スイッチ44で構成してもよい。
Thus, by providing the dual-
In the third embodiment described above, the
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
上記の実施形態では、DPF内の粒子状物質を燃焼させるために排気温度を昇温させるものであると説明しているが、これは実質的に粒子状物質を燃焼させるためにDPF内の温度を上げることであり、これらの排気温度をDPF13内の温度や水温等と読み替えても何ら問題ない。
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
In the above embodiment, it is described that the exhaust gas temperature is raised in order to burn the particulate matter in the DPF, but this is substantially the same as the temperature in the DPF in order to burn the particulate matter. There is no problem even if these exhaust temperatures are read as the temperature in the
エンジン制御装置28及び作業機制御装置26における制御は、上述したものに限定されず、適用する作業機によって各種制御を行えばよく、例えば、作業機がコンバインあれば、コンバインに適応した制御を行い、バックホーであれば、バックホーに適応した制御を行う。
上述した実施形態では、半自動再生モード31において、排気温度を第1目標温度に上げた後、第2目標温度に上げるという2段階方式について説明したが、排気温度が第1目標温度になるまでや第2目標温度になるまで、2段階以上、例えば、3段階や4段階など複数段階に分けて昇温してもよい。
The control in the
In the above-described embodiment, the two-stage method in which the exhaust temperature is raised to the first target temperature and then raised to the second target temperature in the
自動再生モード30や半自動再生モード31において、排気温度が短期間に十分に上昇しない場合、自動再生モード30や半自動再生モード31に排気温度の昇温を補足する手段を設けても良い。例えば、フィルタ再生制御装置25による排気温度の昇温中に、手動操作によってエンジン回転数を上昇させるエンジン回転上昇案内を行い、作業者がエンジン回転上昇案内を見て、アクセルレバー等を手動操作することによってエンジン回転数を上昇させ、このエンジン回転数の上昇により排気温度を上昇させるようにしてもよい。
In the
また、PM堆積量が、自動再生モード30や半自動再生モード31を実行する閾値よりもさらに上昇してPM堆積量が多大に多くなった場合、まず、自動再生モード30や半自動再生モード31のいずれにおいても作業機を停車する案内を行い、作業機が停車した状態[トラクタの速度が零、パーキングレバーが引かれる、ギアをニュートラル(変速装置をニュートラル)、エンジン回転数がアイドル回転数]になると、自動的にエンジン回転数を上昇させると共に、吸気スロットルの絞りやポスト噴射等を行って、強制的にDPF再生を行うようにしてもよい。なお、強制的にDPF再生を行う場合、自動的に作業機の停車を検出してからDPF再生を実行してもよい。また、強制的にDPF再生を行う場合、例えば、作業者が駐車を確認した後、DPF再生を行う時に、再生スイッチ32又は兼用化スイッチ44を押したときにDPF再生を開始してもよい。
Further, when the PM accumulation amount further increases above the threshold value for executing the
上述した図4及び図5では、自動再生モード30や半自動モードを記憶するエンジン制御装置28にモード記憶部42を具備させているが、作業機制御装置26にモード記憶部42を記憶させてもよい。例えば、エンジン制御装置28におけるモードを切り換えたときに作業機制御装置26のモード記憶部42に切り換えたモードに対応した実行フラグを記憶する。エンジン制御装置28は作業機制御装置26のモード記憶部42に記憶された実行フラグに基づき、モードを動かすようにすればよい。
4 and 5 described above, the
1 トラクタ
2 走行車体
3 ディーゼルエンジン
4 変速装置
5 3点リンク機構
6 各種作業装置
7 キャビン
8 運転席
9 表示装置
10 シリンダ
11 吸気ポート
12 排気ポート
13 吸気バルブ
14 排気バルブ
15 吸気マニホールド
16 排気マニホールド
17 サイレンサ
20 排出ガス浄化装置
21 DPF
25 フィルタ再生制御装置
26 作業機制御装置
27 温度センサ
28 エンジン制御装置
29 制御部
30 自動再生モード
31 半自動再生モード
32 再生スイッチ
33 DPFスイッチ
35 切換手段
36 制御部
40 内部切換部
41 外部切換部
42 モード記憶部
43 切換信号出力手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
25 filter
Claims (6)
前記フィルタ再生制御装置は、前記堆積量が所定値以上であるときに前記排出ガス浄化装置内の排気温度を粒子状物質の燃焼が促進する燃焼温度域に向けて自動的に昇温して粒子状物質を燃焼させる自動再生モードと、外部昇温指令に基づいて排気温度を前記燃焼温度域に昇温する半自動再生モードと、前記自動再生モードと半自動再生モードとを切り換える切換手段を備えていることを特徴とする作業機。 An exhaust gas purifying device having a filter for collecting particulate matter contained in exhaust gas discharged from a diesel engine, and the amount of particulate matter deposited on the filter of the exhaust gas purifying device is a predetermined value or more A filter regeneration control device that sometimes burns and removes the particulate matter,
The filter regeneration control device automatically raises the exhaust temperature in the exhaust gas purification device toward a combustion temperature range in which combustion of particulate matter promotes when the accumulation amount is a predetermined value or more. Switching means for switching between an automatic regeneration mode for burning the particulate matter, a semi-automatic regeneration mode for raising the exhaust temperature to the combustion temperature range based on an external temperature raising command, and the automatic regeneration mode and the semi-automatic regeneration mode A working machine characterized by that.
前記エンジン制御部は、前記昇温制御を行って燃焼温度域に向けて昇温する前記自動再生モードと、前記昇温制御の途中で前記外部昇温指令を待ち当該外部昇温指令を受けてからさらに昇温制御を行って燃焼温度域に向けて昇温する前記半自動再生モードと、前記自動再生モードと半自動再生モードとを切り換える前記切換手段を備え、
前記作業機制御部は、前記エンジン制御部に前記切換信号を出力する切換信号出力手段を備えていることを特徴とする請求項2に記載の作業機。 The filter regeneration control device includes an engine control unit that can raise the exhaust temperature by performing temperature rise control for raising the temperature of the diesel engine, and a work implement control unit that performs work-related control.
The engine control unit performs the temperature increase control to increase the temperature toward the combustion temperature range, waits for the external temperature increase command in the middle of the temperature increase control, and receives the external temperature increase command. Further comprising the switching means for switching between the semi-automatic regeneration mode in which the temperature rise control is further performed to raise the temperature toward the combustion temperature range, and the automatic regeneration mode and the semi-automatic regeneration mode,
The work implement according to claim 2, wherein the work implement control unit includes a switching signal output unit that outputs the switching signal to the engine control unit.
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