JP2013155706A - Diesel engine with exhaust gas treatment device of tractor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トラクタのディーゼルエンジンの排気ガス処理装置取付構造に関する。 The present invention relates to an exhaust gas processing device mounting structure for a diesel engine of a tractor.
ディーゼルエンジンの排気ガス処理装置は、排気ガスをディーゼルパキュムレートフィルタ(以下、「DPF」という)を通して排気ガス中の黒煙などの粒子状物質(以下、「PM」という)を補修し、排気ガス通路に配置した酸化触媒コンバータ(以下、「DOC」という)の酸化触媒作用により排気ガス中のNOからNO2を生成し、このNO2を酸化材としてDPFで捕集したPMを焼却して再生処理をしている。 Diesel engine exhaust gas treatment equipment repairs particulate matter such as black smoke (hereinafter referred to as “PM”) in exhaust gas through exhaust gas through a diesel particulate filter (hereinafter referred to as “DPF”). NO 2 is produced from NO in the exhaust gas by the oxidation catalytic action of an oxidation catalytic converter (hereinafter referred to as “DOC”) arranged in the gas passage, and PM collected by DPF using this NO 2 as an oxidizing material is incinerated. Playback processing is in progress.
この排気ガス処理装置は、PMを焼却するために高温状態を維持する必要があって、例えば、特開2011−247231号公報に記載の如く、シリンダヘッドの横側面に排気マニホルドを取り付け、この排気マニホルドに排気ガス処理装置を取り付けた構成にしている。 This exhaust gas treatment device needs to maintain a high temperature state in order to incinerate PM. For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-247231, an exhaust manifold is attached to a lateral surface of a cylinder head. An exhaust gas treatment device is attached to the manifold.
前記の従来技術では、排気ガス処理装置を排気マニホルドに取り付けた片持ち構造になっているために、エンジンの振動によって排気マニホルドのシールドが悪くなって排気ガスが漏れ出すことがある。 In the above-described prior art, since the exhaust gas treatment device has a cantilever structure attached to the exhaust manifold, the exhaust manifold may leak due to the shielding of the exhaust manifold due to the vibration of the engine.
そこで、本発明では、排気ガス処理装置を強固で確実にエンジンに搭載する構成を提供することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a configuration in which the exhaust gas treatment device is firmly and reliably mounted on the engine.
上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。
請求項1に記載の発明は、エンジンE本体の前後に前支持ステー26と後支持ステー28を立設し、該前・後支持ステー26,28の上部に平面状の支持ブラケット29を取り付け、該支持ブラケット29に排気ガス処理装置30を搭載し、エンジン本体25からの第一排気管23を排気ガス処理装置30に連通すると共に排気ガス処理装置30からマフラーに通じる第二排気管40を連結して構成したトラクタの排気ガス処理装置付ディーゼルエンジンとした。
The problems of the present invention are solved by the following technical means.
In the first aspect of the present invention, a front support stay 26 and a
この構成で、排気ガス処理装置30がエンジン本体25の前後に取り付けた前・後支持ステー26,28で強固に取り付けられた支持ブラケット29で強固に支持されるので、エンジンEの振動でも排気管が破損したり排気ガス漏れを生じたりすることが無い。
With this configuration, the exhaust
請求項2に記載の発明は、排気ガス処理装置30を搭載する支持ブラケット29に、ボンネットカバー22aを取り付けるカバー取付ブラケット33を設けたことを特徴とする請求項1に記載のトラクタの排気ガス処理装置付ディーゼルエンジンとした。
The invention described in claim 2 is characterized in that the
この構成で、ボンネットカバー22aが支持ブラケット29に取り付けられて、ボンネットカバー22aの取付構成が簡略になる。
請求項3に記載の発明は、請求項1の構成において、排気ガス処理装置30を搭載する支持ブラケット29に、コンプレッサを取り付けるコンプレッサ取付ブラケット32を設けたことを特徴とする請求項1に記載のトラクタの排気ガス処理装置付ディーゼルエンジンとした。
With this configuration, the
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the
この構成で、コンプレッサが強固にエンジン本体25に支持した支持ブラケット29に取り付けられて、コンプレッサのメンテナンスがやり易くなる。
請求項4に記載の発明は、排気ガス処理装置30を搭載する支持ブラケット29に、前輪12の操舵を行う操舵分流器取付ブラケット31を設けたことを特徴とする請求項1に記載のトラクタの排気ガス処理装置付ディーゼルエンジンとした。
With this configuration, the compressor is attached to the
The invention according to claim 4 is characterized in that a steering
この構成で、操舵分流器のメンテナンスが支持ブラケット29上で容易に行える。
With this configuration, maintenance of the steering shunt can be easily performed on the
請求項1に記載の発明で、排気ガス処理装置30がエンジン本体25の前後に取り付けた前・後支持ステー26,28で強固に取り付けられた支持ブラケット29で強固に支持されるので、エンジンEの振動でも排気管が破損したり排気ガス漏れを生じたりすることが無い。
In the first aspect of the invention, the exhaust
請求項2に記載の発明で、ボンネットカバー22aが支持ブラケット29に取り付けられて、ボンネットカバー22aの取付構成が簡略になる。
請求項3に記載の発明で、コンプレッサが強固にエンジン本体25に支持した支持ブラケット29に取り付けられて、コンプレッサのメンテナンスがやり易くなる。
According to the second aspect of the present invention, the
According to the third aspect of the present invention, the compressor is attached to the
請求項4に記載の発明で、操舵分流器のメンテナンスが支持ブラケット29上で容易に行える。
According to the fourth aspect of the present invention, maintenance of the steering shunt can be easily performed on the
以下、本発明の実施形態を図面に示す実施例を参照しながら説明する。
図1は、トラクタの側面図を示し、このトラクタは、機体の前後に前輪12、12と後輪13、13を備え、機体前部のボンネット22内に搭載したエンジンEの回転動力をトランスミッションケース35内の変速装置によって適宜減速して、これら前輪12、12と後輪13、13に伝えるように構成している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to examples shown in the drawings.
FIG. 1 shows a side view of a tractor. This tractor includes
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が設けられ、その後方にはシート17が設けられている。ステアリングハンドル16の下方には、機体の進行方向を前後方向に切り換える前後進レバー18が設けられている。この前後進レバー18を前側に倒すと機体は前進し、後方へ倒すと後進する構成である。
A
機体の後部には、ロータリ等の作業機21を三点リンクで昇降可能に装着し、トランスミッションケース35から後方へ突出するPTO軸71で作業機21を駆動する。
また、ハンドルポスト15を挟んで前後進レバー18の反対側にはエンジン回転数を調節するアクセルレバー(図示省略)が設けられ、またステップフロア19の右コーナー部には、同様にエンジン回転数を調節するアクセルペダル23と、左右の後輪13、13にブレーキを作動させる左右のブレーキペダル24が設けられている。ステップフロア19の左コーナー部にはクラッチペダル20が設けられている構成である。
A work machine 21 such as a rotary is mounted on the rear part of the machine body so as to be movable up and down with a three-point link, and the work machine 21 is driven by a
An accelerator lever (not shown) for adjusting the engine speed is provided on the opposite side of the forward / reverse lever 18 with the handle post 15 in between, and the engine speed is similarly set at the right corner of the
エンジンEは、蓄圧式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンで、例えば、多気筒ディーゼル機関に適用されるものであるが、ガソリン機関でもよい。そして、蓄圧式燃料噴射装置は、図2に示す如く、噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレール1と、このコモンレール1に取り付けられる圧力センサ2と、燃料タンク3より汲み上げた燃料を加圧してコモンレール1に圧送する高圧ポンプ4と、コモンレール1に蓄圧された高圧燃料をエンジンEのシリンダー5内に噴射する燃料噴射ノズル6と、前記高圧ポンプ4と燃料噴射ノズル6等の動作を制御する制御装置(ECU)70等から構成される。ECUとは、エンジンコントロールユニットの略称である。
The engine E is a diesel engine provided with an accumulator fuel injection device, and is applied to, for example, a multi-cylinder diesel engine, but may be a gasoline engine. As shown in FIG. 2, the pressure accumulation type fuel injection device pressurizes the fuel pumped up from the common rail 1 for accumulating high pressure fuel corresponding to the injection pressure, the pressure sensor 2 attached to the common rail 1, and the
このように、コモンレール1はエンジンEの各シリンダー5へ燃料を噴射するものであり、燃料供給圧力を要求された圧力に調整するものである。
前記燃料タンク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に導かれて蓄えられる。
Thus, the common rail 1 is for injecting fuel to each cylinder 5 of the engine E, and for adjusting the fuel supply pressure to the required pressure.
The fuel in the
コモンレール1内の高圧燃料は各高圧燃料供給通路9により気筒数分の燃料噴射ノズル6に供給され、ECU70からの指令に基づき、燃料噴射ノズル6が作動して、高圧燃料がエンジンEの各シルンダー5室内に噴射供給され、各燃料噴射ノズル6での余剰燃料(リターン燃料)は各リターン通路10により共通リターン通路68へ導かれ、この共通リターン通路68から燃料タンク3へ戻される。
The high-pressure fuel in the common rail 1 is supplied to the fuel injection nozzles 6 corresponding to the number of cylinders through the high-pressure fuel supply passages 9, and the fuel injection nozzles 6 are operated based on commands from 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ECU70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への余剰燃料の共通リターン通路22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。
Further, a
具体的には、エンジン運転条件に応じて目標コモンレール圧を設定し、レール圧力センサ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構成としている。
Specifically, the target common rail pressure is set according to the engine operating conditions, and the common rail pressure is feedback-controlled through the
作業車(農作業機)におけるコモンレール1を有するディーゼルエンジンEのECU70は、図3に示すように、回転数と出力トルクの関係において走行モードAと通常作業モードB及び重作業モードCの三種類の制御モードを有する構成としている。 As shown in FIG. 3, the ECU 70 of the diesel engine E having the common rail 1 in the work vehicle (agricultural work machine) has three types of driving modes A, normal work mode B, and heavy work mode C in relation to the rotational speed and the output torque. The configuration has a control mode.
走行モードAは、エンジン回転数の変動で出力も変動するドループ制御である。農作業を行わず移動走行する場合に使用するものである。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出来るものである。 The traveling mode A is droop control in which the output also varies with the variation of the engine speed. It is used when traveling without farming. For example, when the traveling speed is decelerated or stopped by applying a brake, the engine speed decreases as the traveling load increases, so that the traveling speed can be reduced or stopped safely.
通常作業モードBは、負荷が変動してもエンジン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である。通常の農作業を行う場合に使用するものである。例えば、トラクタ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であり、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ときである。 The normal work mode B is isochronous control in which the engine speed is constant and the output is changed according to the load even when the load varies. It is used for normal farm work. For example, in the case of a tractor, the cultivated land is hard at the time of plowing work, and the plowing blade is resisted. Is the time.
重作業モードCは、通常作業モードBと同様に負荷が変動してもエンジン回転数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に加え、負荷限界近くになると回転数を上昇させて出力を上げる重負荷制御を加えた制御である。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る。例えば、トラクタで耕耘作業を行っている際に、特に、固い耕地に遭遇してもエンジン出力が通常の限界を越えて増大するので作業を中断することがなく、効率の良い作業が可能となる。 In the heavy work mode C, in addition to the isochronous control in which the engine speed is constant and the output is changed according to the load even when the load fluctuates in the same manner as the normal work mode B, the engine speed is increased when the load is close to the limit. This is a control with heavy load control that increases In particular, it is used when farming near the load limit. For example, when plowing work with a tractor, the engine output increases beyond the normal limit even when encountering hard cultivated land, so work can be performed efficiently without interruption. .
これらの作業モードA,B,Cは、各作業モードA,B,Cを切り替え可能な作業モード切換スイッチの操作、又は農作業車(トラクタ、コンバイン、田植機等)の走行変速レバーの変速操作、又は作業クラッチ(トラクタであればロータリであり、コンバインであれば刈取部、脱穀部である)の入り切り操作等によって切り替わるように構成する。 These work modes A, B, and C are the operation of a work mode changeover switch that can switch between the work modes A, B, and C, or the shift operation of a traveling speed change lever of a farm vehicle (tractor, combine, rice transplanter, etc.) Alternatively, it is configured to be switched by an on / off operation or the like of a working clutch (rotary if it is a tractor, and cutting and threshing portion if it is a combine).
ディーゼルエンジンE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E特有のノック音を低減し、騒音を低減することが可能な構成としている。 In diesel engine E, pilot injection that injects a small amount of fuel in a pulse manner prior to main injection makes it possible to shorten the ignition delay, reduce the knocking noise peculiar to diesel engine E, and reduce noise It has a simple structure.
このパイロット噴射は、メイン噴射の前に1回又は2回に限定して行われるものであったが、前記コモンレール1の蓄圧式燃料噴射装置を用いることで、エンジンE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ようになる。また、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、排ガス中の窒素酸化物の量が減少するようになる。 This pilot injection is performed only once or twice before the main injection. By using the accumulator fuel injection device of the common rail 1, pilot injection is performed according to the situation of the engine E. Thus, it becomes possible to reduce the noise and the generation of white smoke or black smoke due to incomplete combustion. Further, by performing pilot injection in which a small amount of fuel is pulse-injected prior to main injection, the amount of nitrogen oxides in the exhaust gas is reduced.
図4から図6は、エンジンEの外観図で、エンジン本体25の上部シリンダヘッド上に、出力軸側の前支持ステー26と冷却ファン27側の後支持ステー28で支持した平板状の支持ブラケット29を設け、この支持ブラケット29上に排気ガス処理装置30を取り付けている。
4 to 6 are external views of the engine E. A flat support bracket supported on the upper cylinder head of the
前支持ステー26には、前輪12を操舵する操舵分流器を取り付ける操舵分流器取付ブラケット31を取り付け、支持ブラケット29上の前側にコンプレッサを取り付けるコンプレッサ取付ブラケット32を取り付け、支持ブラケット29上の後側にボンネット22のボンネットカバー22aを取り付けるカバー取付ブラケット33を取り付けている。
A steering
図10に示す実施例では、排気ガス処理装置30を支持架台53で吊り下げてこの支持架台51上面にボンネット22のボンネットカバー22aを取り付けるカバー支持部54とダンパ支持部55を設け、コンプレッサ69を取り付け可能にしている。
In the embodiment shown in FIG. 10, the exhaust
図7と図8にエンジンEを車体フレーム36に搭載した状態を示す。
エンジンEの前にインタークーラ37を搭載し、さらに前側にバッテリ38を搭載する。インタークーラ37の前上部にエアークリーナ39を取り付け、このエアークリーナ39からターボ50とインタークーラ37を経て吸気管34でエンジンEにエアーを供給する。エアークリーナ39からターボ50へ向かうターボ吸気管51とターボ50からインタークーラ37に向かうターボ排気管52は図9の如く左右に並べて平行に配置して省スペースとしている。ターボ吸気管51とターボ排気管52は、一体成型の樹脂成型としても良い。
7 and 8 show a state where the engine E is mounted on the
An
エンジン本体25のシリンダー5からターボ50を駆動して第一排気管23からDPFとDOCを組み込んだ排気ガス処理装置30に導入され浄化された排気ガスが第二排気管40で車体フレーム36の前下方へ排出される。
The
図9に示す如く、エンジンEの上部に設ける排気ガス処理装置30には、その前面側で排気ガス処理装置30の上端よりも低い位置に1個の圧力センサ48と3個の温度センサ49を設けている。
エンジンEの右側面にはエンジンフィルタ41を取り付けている。
As shown in FIG. 9, the exhaust
An
車体フレーム36の右側部に設けるタンク架台45に燃料タンク46を搭載し、このタンク架台45の前側面にプレフィルタ42とメインフィルタ43を取り付けたフィルタブラケット44を取り付けている。フィルタブラケット44は取付位置を変更可能で、車体フレーム36にフロントローダ支持アーム47を取り付ける場合には、下方の位置へ移動する。
A fuel tank 46 is mounted on a
図11は、トランスミッションケース35の周囲に沿わせて設けるオイル配管を示し、エンジンEの前左側面にメインポンプ56とサブポンプ58を設け、トランスミッションケース35の後右側面に設けるメインリリフバルブ60までメインデリバリホース59をトランスミッションケース35に沿わせて配管する。メインポンプ56のメインフランジ56aとサブポンプ58のサブフランジ58aは、エンジンEのタイミングギヤケースを左に回避したサクションパイプ58で連結し、メインポンプ56からトランスミッションケース35の左側面に沿ってメインパイプ64をリアミッションケースまで配管している。65はストレーナである。
FIG. 11 shows an oil pipe provided along the periphery of the
ステアリングコントローラ63からパワステシリンダ62へのパワステホース66はラジエータブラケットに孔をあけて通している。
67はオイルクーラへのクーラパイプである。
A
67 is a cooler pipe to the oil cooler.
E ディーゼルエンジン
22a ボンネットカバー
23 第一排気管
25 エンジン本体
26 前支持ステー
28 後支持ステー
29 支持ブラケット
30 排気ガス処理装置
31 操舵分流器取付ブラケット
32 コンプレッサ取付ブラケット
33 カバー取付ブラケット
40 第二排気管
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