JP2014109213A

JP2014109213A - トラクタ

Info

Publication number: JP2014109213A
Application number: JP2012263117A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Suga; 公明菅; Naohiro Fukuyama; 尚尋福山; Hidenori Hattori; 英範服部
Original assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2014-06-12

Abstract

【課題】尿素水が残り少なくなると、できるだけ尿素水の使用時間を長くする。
【解決手段】ディーゼルエンジンＥと尿素選択触媒還元システムを搭載したトラクタにおいて、尿素水を貯留する尿素水タンクと該尿素水タンク内の尿素水量を検出するレベルセンサ８２と排気ガス中のＮＯx量を検出するＮＯxセンサ７４とエコスイッチ７５を設け、ディーゼルエンジンＥの制御を行うＥＣＵ１００内にエンジン回転数とトルクとの関係を示す性能曲線を少なくとも標準モードラインＬ１と低燃費モードラインＬ２から構成し、前記エコスイッチ７５を入りにした状態で前記レベルセンサ８２の検出値が決められた閾値を下回って尿素水が所定量以下になったことを検出すると、前記低燃費モードラインＬ２を自動選択する構成としたトラクタの構成とする。
【選択図】図９

Description

この発明は、農業機械であるトラクタに関し、特に尿素選択触媒還元システムを搭載したトラクタに関する。

農業機械であるコンバインにおいて、尿素選択触媒還元（ＳＣＲ）システムを搭載して、排気ガスを浄化する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１０−８３３３１号公報

前述のような技術では、尿素選択触媒還元（ＳＣＲ）システムの尿素水を貯留している尿素供給タンク装置内の尿素水が少なくなった場合において、尿素水の使用時間を長くする技術が開示されていない。このため、尿素水がなくなると、排気ガスが浄化できなくなるという問題がある。

本発明の課題は、前述のような不具合を解消するディーゼルエンジンを搭載した作業車両を提供することである。

本発明の上記課題は次の構成によって達成される。
すなわち、請求項１記載の発明では、ディーゼルエンジン（Ｅ）と尿素選択触媒還元（ＳＣＲ）システムを搭載したトラクタにおいて、尿素水を貯留する尿素水タンクと該尿素水タンク内の尿素水量を検出するレベルセンサ（８２）と排気ガス中のＮＯx量を検出するＮＯxセンサ（７４）とエコスイッチ（７５）を設け、ディーゼルエンジン（Ｅ）の制御を行うＥＣＵ（１００）内にエンジン回転数とトルクとの関係を示す性能曲線を少なくとも標準モードライン（Ｌ１）と低燃費モードライン（Ｌ２）から構成し、前記エコスイッチ（７５）を入りにした状態で前記レベルセンサ（８２）の検出値が決められた閾値を下回って尿素水が所定量以下になったことを検出すると、前記低燃費モードライン（Ｌ２）を自動選択する構成としたトラクタとしたものである。

請求項２記載の発明では、前記尿素水タンク内の尿素水の温度を検出する温度センサ（８３）を設け、該温度センサ（８３）の検出値に応じてメインの燃料噴射量のタイミングを変更する構成とした請求項１記載のトラクタとしたものである。

請求項３記載の発明では、前記尿素水の温度を検出する温度センサ（８３）の検出値に応じて空調装置からの空調風を尿素水タンク方面に送風する構成とした請求項２記載のトラクタとしたものである。

本発明は上述のごとく構成したので、請求項１記載の発明においては、尿素水タンク内の尿素水量が少なくなると、エンジン回転数とトルクとの関係を示す性能曲線を標準モードライン（Ｌ１）から低燃費モードライン（Ｌ２）に変更することで、尿素水を長持ちさせることができる。

請求項２記載の発明においては、適切なＮＯx処理ができる。
請求項３記載の発明においては、尿素水タンク内の尿素水が凍結したり蒸発したりするのを防止できる。

蓄圧式燃料噴射装置の全体構成図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トラクタの左側面図トラクタの平面図吸気系と排気系の模式図トラクタ前部の側面図エンジンの正面図エンジンの性能曲線図フローチャート図ブロック図フローチャート図尿素水温と燃料噴射のタイミング変更図トラクタ前部の側面図トラクタの側面図トラクタの正面図トラクタの一部の側面図トラクタの背面図トラクタの一部の側面図トラクタの一部の側面図トラクタの側面図

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は、蓄圧式燃料噴射装置の全体構成図である。蓄圧式燃料噴射装置は、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、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）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。

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、燃料供給を要求された圧力とするものである。
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。

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、ＥＣＵ１００からの指令に基づき、各シリンダーに燃料噴射ノズル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により共通のリターン通路１０へ導かれ、このリターン通路１０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への余剰燃料のリターン通路１０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。

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ＥＣＵ１００は、図２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。

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できるものである。

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。

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ことがなく、効率の良い作業が可能となる。

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替スイッチの操作、又は農作業車（トラクター、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（トラクター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。

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。

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。

図３は、前述のようなコモンレール１を有するディーゼルエンジンを搭載したトラクターの側面図を示し、図４はその平面図を示している。平面図においては、図３に示すキャビン１４を省いた状態を示している。

トラクターは、機体の前後部に前輪１２、１２と後輪１３、１３を備え、機体の前部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Ｔ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。

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。

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２５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２４Ｌ、２４Ｒ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。

また、主変速レバー２６はシート１７の左前方部にあり、低速、中速、高速及び中立のいずれかの位置を選択できる副変速レバー２７はその後方にあり、さらにその右側にＰＴＯ変速レバー２８を設けている。さらに、シート１７の右側には作業機２１（ロータリ等）の高さを設定するポジションレバー２９と圃場の耕耘深さを自動的に設定する自動耕深レバー３０、これらのレバーの後に作業機２１の右上げスイッチ３１と右下げスイッチ３２が配置され、さらにその後に作業機２１の自動水平スイッチ３３とバックアップスイッチ３４が配置されている。バックアップスイッチ３４は、機体が後進時において、作業機２１を自動的に上昇させるものである。作業機２１は、機体の後方にリンク２２で連結されている構成である。トラクターは作業機２１を駆動させて機体を走行させることで、圃場内の耕耘等の作業を行なうものである。２１ａは作業機２１を昇降する油圧シリンダーである。

図５はエンジンのシリンダー５内への吸気と排気の模式図であり、４サイクルのディーゼルエンジンの実施例である。過給器ＴＢの吸気タービン３６により過給された空気は、エアクリーナー３５から吸気タービン３６、インタークーラー３７を通過して吸気マニホールド３８からシリンダー５内へ送られる構成である。３９は吸気バルブであり、４０はピストンである。４８はカムでありロッカーアーム４９を介して吸排気バルブ３９、４１を開閉させるものである。

シリンダー５内で燃焼した排ガスは、排気バルブ４１から排気マニホールド４２を通過した後、過給器ＴＢの排気タービン４５で過給器ＴＢを駆動して排出される構成である。
このディーゼルエンジンは、排気ガスの一部を吸気側に混入させるためのＥＧＲ（排気再循環装置）回路４４を有している。ＥＧＲ回路で排気ガスの一部を吸気側に混入させることで酸素量（Ｏ2）を減らして、窒素酸化物Ｎｏxの発生を低減させるように構成している。ただし、ＥＧＲ率が上昇しすぎると、逆に酸素量が少なくなって不完全燃焼になるので、燃焼状態によりＥＧＲ率を調節する必要がある。この調節は、ＥＧＲバルブ４３にて行う。ＥＧＲ回路４４は、後述する後処理装置４６下流側の排気管５５と過給器ＴＢの吸気タービン３６上流側の吸入管５６との間を接続している。また、ＥＧＲ回路４４の途中にはＥＧＲクーラ５７を設ける構成としている。このＥＧＲバルブ４３の開閉具合でシリンダー５内への排気ガスの還元量が変化する。

排気タービン４５を通過後の排気ガスは、後処理装置４６を通過してマフラー５０から大気中に排出される。後処理装置４６は、酸化触媒（ＤＯＣ）４６ａとディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）４６ｂとから構成されている。

酸化触媒（ＤＯＣ）は不燃物室を燃焼させるものであり、ディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）は粒状化物質（ＰＭ）を捕集するためのものである。前記ＥＧＲバルブ４３と絞り弁４７については、ＥＣＵ１００により制御される構成である。後処理装置４６はディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）４６ｂのみで構成してもよい、酸化触媒（ＤＯＣ）を設けると不燃物質が燃焼するので、よりクリーンな排気ガスとなる。

ＤＰＦ４６ｂは、排気ガスの温度が低い状態（低負荷）が長時間続くと、ＰＭが溜まってきて能力の低下が懸念される。そこで、後処理装置４６の下手側に絞り弁４７を設け、この絞り弁４７を絞るとＤＰＦ４６ｂ内の圧力が高く保持されるので温度も高くなる。これにより、高い温度の影響により、ＤＰＦ４６ｂの再生が可能となる。即ち、高い温度の排気ガスがＤＰＦ４６ｂを通過すると、ＤＰＦ４６ｂ内に存在しているＰＭが焼き飛ばされることでＤＰＦ４６ｂが再生される。

ＤＰＦ４６ｂを再生させるためのＤＰＦ再生運転としては、ＥＧＲバルブ４３と絞り弁４７の両方を絞る。そして、燃料噴射タイミングのリタード（遅角）と合わせてＤＰＦ４６ｂ内のガス温度を上昇させ、ＤＰＦ４６ｂが再生に入るようにする。これにより、燃料のアフター噴射（排気ガス温度を上昇させるため）が不要となったり、アフター噴射の回数を減らすことができるようになるので、燃料消費量を抑制できて環境にもよい。

このようなＤＰＦ再生運転を行うための条件としては、後処理装置４６の上手側に圧力センサ５２を設け、後処理装置４６の下手側にも圧力センサ５３を設け、この圧力差が所定値以上になるとＤＰＦ４６ｂ内にＰＭが蓄積して抵抗となっている状態なので、ＤＰＦ再生運転を行うようにする。また、圧力センサ５２の替わりにＤＯＣ４６ａとＤＰＦ４６ｂとの間に圧力センサ５８を設ける構成としてもよい。

また、ＤＰＦ再生運転に入った状態が長時間続くと、過熱状態となってしまいＤＰＦ４６ｂが損傷してしまう。そこで、後処理装置４６の下手側に温度センサ５９を設け、この温度センサ５９の値が所定値を超えるとＤＰＦ再生運転を止めて通常運転に戻るようにする。

通常の運転は、ＥＧＲバルブ４３と絞り弁４７を同時に制御してＥＧＲ量を適宜コントロールするようにする。特に、絞り弁４７を有することで、ＤＰＦ４６ｂ内のガス温度を高く保持することができるようになる。

前述のような構成としたことで、吸気スロットルが不要となる。即ち、過給器付き機関では吸気側圧力が高いので、ＥＧＲガス量を確保するために排気絞り弁または吸気スロットルを設け、ＥＧＲバルブと連動した制御が必要となるが、このようなシステムが不要となる。

また、ＤＰＦ４６ｂ下流の排気ガスを取り出すために、過給器ＴＢの汚れに伴う性能劣化を生じることを防止できるようになる。そして、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラ５７で冷却されるため、ＮＯｘ低減に対して効果が大きくなる。

前述したように、ＤＰＦの再生運転を行なうＤＰＦ強制再生モードにおいては、排気絞り弁４７を絞り、ＯＮ−ＯＦＦ制御によってＥＧＲバルブ４３を全閉とするように構成する。したがって、排気ガスの還元が行なわれないのでＮＯが増加し、このＮＯが酸化触媒（ＤＯＣ）４６ａによってＮＯ2に転換され、ＤＰＦ４６ｂの再生が促進されるようになる。

また、ＤＰＦ４６ｂの強制再生中において、エンジン回転がローアイドルに移行した場合は、前記ＥＧＲバルブ４３を全開とする。ＤＰＦ４６ｂの下流側には温度センサ５９を設けているので、この温度センサ５９による検出値が所定値以上に上昇したことも条件に加えるようにしてもよい。

前記絞り弁４７を絞ってＤＰＦ４６ｂの強制再生を行なう場合において、エンジン回転数を低い回転数にして供給酸素量を増加させるとともに、排気ガス流速が減少することで温度を上昇しやすくしていた。ところが、再生中にエンジン回転数がローアイドルまたはその近傍に変更された場合、供給酸素量の増加と流速の減少により、煤が急速に燃焼してしまう。その結果、温度が急速に上昇してＤＰＦ４６ｂが損傷してしまう可能性がある。そこで、最高温度が許容温度を超えないようにする煤を管理する必要がある。

このために、温度センサ５９が所定値を超えると、エンジン回転数を中速域まで上昇させるように構成する。これにより、排気ガスの流速が速くなるので最高温度が下がり、ＤＰＦ４６ｂの損傷を防止できるようになる。また、前記温度センサ５９の所定値の値を限界値近傍で制御すると、ＤＰＦ４６ｂの再生を効率よく行なうことができるようになる。

前記エンジン回転数を中速域まで上昇させるにあたり、一旦最高回転数まで上昇させ、その後中速域まで減速させるように構成してもよい、これにより、一旦排気ガスが最高速度で流れるので、予熱などでＤＰＦ４６ｂが加熱されてしまって閾値の温度を超えてしまうことを防止できるようになる。

また、ＤＰＦ４６ｂの強制再生中において、前述のようにエンジン回転数をローアイドルに移行するときにおいて、ポスト噴射を中断し、その後エンジン回転数を最高回転数まで上昇させ、中速域に移行する段階でポスト噴射を再開する構成とする。これにより、排気ガス温度の急激な上昇が抑制できるので、ＤＰＦ４６ｂの損傷を防止できるようになる。

ＤＰＦ４６ｂ前後の差圧が所定値以上になった場合、作業後に運転者がＤＰＦ４６ｂの再生モードを選択スイッチ６７で選択することで、自動でＤＰＦ４６ｂの再生を行い、ＤＰＦ４６ｂ再生後は自動でエンジンを停止するように構成する。ＤＰＦ４６ｂ前後の差圧を圧力センサ５８、５３で監視する。エンジン停止直前のＤＰＦ４６ｂ前後差圧が所定値以上であると、警告ランプやアラームで報知し、運転者は自らＤＰＦ４６ｂの再生を行なうスイッチ（図示せず）を操作する。

そして、エンジンキーが切りの位置になっても、前記再生モードを選択していることで、エンジンはアイドリング状態で回転を維持し、ＤＰＦ４６ｂの再生を実行する。ＤＰＦ４６ｂ前後の差圧が所定値以下になると、エンジンを自動で停止する。

これにより、作業終了後であっても自動でＤＰＦ４６ｂの再生、エンジン停止が可能となるために、運転者は本機から離れて他の作業ができるようになる。
ＤＰＦ４６ｂの再生を行なうときには、図５に示すように、吸気側の空気を管路６１からＤＰＦ４６ｂの上流側に送るように構成してもよい。即ち、ＤＰＦ４６ｂの再生を行なうときには、バルブ６０を開いて酸素量の多い過給器ＴＢ上流側の吸気側の空気をＤＰＦ４６ｂの上流側に送るように構成してもよい。これにより、再生効率が向上するようになる。

また、ＤＰＦ４６ｂの温度を温度センサ６２、５９で監視し、３段階のステップで再生時の昇温を確認するようにしてもよい。まず、吸気の絞り（図示せず）を行い、この吸気の絞り状態での昇温確認を行う。次に、第一ポスト噴射を行って昇温を確認する。この時点で、ＤＰＦ４６ｂの前後温度が２５０度に達していなければ第二ポスト噴射を行っても更なる温度上昇は見込めないので、一旦再生を中断するようにする。もちろん、２５０度以上であれば第二ポスト噴射を行ってＤＰＦ４６ｂの再生を行なうようにする。

図５に示しているように、ＤＰＦ４６ｂの下流側には空燃比センサ６３を設けている。ポスト噴射を行なってＤＰＦ４６ｂの再生を行なう場合、燃料噴射量が多くなりすぎると燃費が悪化し、少ないと温度が上昇しなくて再生ができなくなる。そこで、空燃比センサ６３の値をＥＣＵ１００にフィードバックして噴射量を決める構成とする。これにより、適切な燃費となるとともに、ＤＰＦ４６ｂの再生の可能となる。また、前記空燃比センサ６３の替わりに吸気マニホールド内の圧力値をフィードバックするように構成してもよい。

前述のようなＤＰＦ４６ｂの再生を行なうにあたり、複数気筒の場合、一部の気筒の燃焼を停止するように構成してもよい。このように、一部気筒の燃焼を停止することで、エンジンのフリクションは同一でもシリンダーあたりの負荷を増やして排気温度を上昇させるようにしてもよい。

次に、図６と図７に示す構成は、尿素ＳＣＲシステムを搭載したトラクタのエンジンルームの側面図と正面図を示している。ＳＣＲとは選択触媒還元のことで、尿素を用いるものが増えつつある。尿素ＳＣＲシステムを搭載している場合は、ＤＰＦを搭載しない（本実施例）ことがあるが搭載してもよい。過給器ＴＢの排気タービン４５出口を機体後方に向け、この排気タービン４５の出口に近接させて第１ＤＯＣ（酸化触媒）７１を連結する。この第１ＤＯＣ（酸化触媒）７１の下流側に尿素水溶液を噴射するノズル７２を配置する。さらに、ノズル７２の下流側にＳＣＲ筒体７３を連結する。ＳＣＲ筒体７３の内部には、ＳＣＲ７３ａと第二ＤＯＣ７３ｂを設けている。

ＳＣＲ筒体７３は、ボンネット８０で覆われているエンジンルーム８１内に収納されている。また、エンジンＥの前部側壁にブラケット７８を複数のボルト７８ａで取り付け、このブラケット７８に載置台７９を介してＳＣＲ筒体７３を搭載する構成としている。

第１ＤＯＣ７１においては、排気ガス中のＮＯをＮＯ2にするものである。このＮＯをＮＯ2の比率は（１：１）が望ましいので、これに合わせて第１ＤＯＣ７１の能力を決定しているが、燃料噴射量や負荷の状況に応じて、排気ガス中のＮＯ量は変化するので、排気ガス中のＮＯレベルが平均付近の値のところでＮＯとＮＯ2の比率を略（１：１）になるように構成している。

第１ＤＯＣ７１を通過した排気ガス中に、前記ノズル７２から尿素水を噴射する構成としている。すると、水と熱で尿素がアンモニアになるので、このアンモニアとＮＯxの反応で、ＮＯx→Ｎ2とＯ2になる。これにより、ＮＯxが低減された排気ガスが大気中に放出されることになる。

ノズル７２からの尿素水の噴射量については、ＮＯxセンサ７４によるＮＯx量の検出値に基づき決定される。しかし、尿素水の噴射量が少ないとＮＯｘが残るので多めに噴射するが、アンモニアが残る。このアンモニアを後ろの第２ＤＯＣ７３ｂで酸化する構成としている。

尿素水については、機体に専用のタンクを搭載して燃料と同じように貯留する構成としているが、この尿素水の専用タンクの搭載位置については後述する。尿素水がなくなると、大気中に放出されるＮＯx量が増えてしまうので、燃料と同様に尿素水の残量を監視しなくてはならない。そこで、先ずこの実施例では尿素水が決められた閾値以下になると、図８のエンジン性能曲線図に示すように、低モードラインＬ２を自動的に選択する構成とする。低モードラインＬ２は、標準モードラインＬ１に対して出力トルクを抑えているので、燃料噴射量を抑制して出力トルクを抑える構成としている。これにより、低モードラインＬ２を選択しているときには排気ガス中のＮＯx量が減るので、消費される尿素水の量が抑制される。このフローチャートを図９に示している。

また、図１０に制御ブロック図を示している。
ＥＣＵ１００の入力側にＳＣＲエコスイッチ７５、ＮＯxセンサ７４、尿素水タンクのレベルセンサ８２が接続しており、出力側には操作席の液晶モニタ７６、尿素噴射ノズル７２、燃料噴射ノズル６が接続している構成である。前記ＳＣＲエコスイッチ７５は、前述した図９のフローチャートを実施するときに入りとする構成としている。

基本的には尿素水が無くなると強制的にエンジンを停止する構成としているので、走行ができなくなるが、尿素水が決められた閾値以下になると、燃料噴射量の抑制に伴い使用される尿素水の量も減ることになるので、作業時間、走行時間が長くなる。

また、尿素水が決められた閾値以下になると、燃料のメイン噴射タイミングをリタードする構成とする。具体的には尿素水の水温に応じてリタード量を変更する構成とする。このフローチャートを図１１に示しており、リタード量の変更を図１２に示している。燃料のメイン噴射タイミングをリタードすると燃焼効率が下がって燃費は悪く良くなるが、Ｎｏｘ量は減ることになる。

また、尿素水の温度が低くなると尿素からアンモニアになる量が少なくなるので、アンモニアによるＮＯxの分解量が減ってしまう。そこで、メイン噴射量の噴射タイミングを遅らせる構成とすることで、Ｎｏｘ量は減るので対応可能となる。また、尿素水の水温に応じて遅らせることで、きめ細かい対応が可能となり、ＮＯxの発生量を少なくできる。

また、尿素水タンクの温度が高くなりすぎると蒸発したり、低くなりすぎると凝固したりするので、その対策が必要となる。図１３は、尿素水タンク８５をエンジンルーム８１の後方に設置している実施例を示している。エンジンルーム８１と尿素水タンク８５との間には、断熱材８５を設けているが、長時間の使用と共に尿素水タンク８５の温度が上昇してしまう。すると、尿素水が蒸発してしまうことがある。また、エンジン始動前で極寒の地域では、尿素水が凝固してしまう。そこで、尿素水の温度を検出する温度センサ８３からの検出値に基づき、空調装置８６から送られてくる空調風を、バルブ８４を切換えることで、尿素水タンク８５方面に向かわせる構成とする。これにより、尿素水タンク８５内の尿素水の蒸発や凝固を防止できるようになる。

また、トラクタにおいては、操作席のステップ８７の下側に燃料タンク８８を搭載しているが、この燃料タンク８８に接触させて燃料タンク８８の下方に尿素水タンク８９を設ける構成する。これにより、燃料タンク８８の熱が尿素水タンク８９に伝わることで、尿素水の凝固を抑制できる。また、図１５に示すように、トラクタの正面視において、操作席のステップ８７の下方に燃料タンク８８を設け、この燃料タンク８８に接触させて機体内側に尿素水タンク８９を設ける構成としてもよい。また、図１６に示すように、操作席の座席９０の後方、即ち、キャビン９２内に尿素水タンク９１を設けるように構成してもよい。キャビン９２内に尿素水タンク９１を設けることで、尿素水タンク９１の温度が極端に上昇したり、極端に下がることを防止できるようになる。さらに、尿素水タンク９１の外壁において、断熱材を挟んで二重構造とすることで、尿素水が温度の影響を受けにくくなる。図１８に示すように、座席９０の下側に尿素水タンク９１を設ける構成としてもよい。また、図１９に示すように、メータパネル９９下のハンドルポスト９９ａ内に尿素水タンク９１を設ける構成としてもよい。９９ｂはハンドルである。

また、ボンネット９５で覆われるエンジンルーム９６内の先端部において、バッテリー９３と尿素水タンク９４を設ける構成としてもよい。図１６では、バッテリー９３と尿素水タンク９４が前後に搭載されているが、左右に搭載してもよい。

図１７はトラクタを後方から見た図であるが、左右フェンダ９８Ｌ、９８Ｒの間に尿素水タンク９７を設ける構成としている。これにより、空間部を有効利用できる。
図２０において、ボンネット３０３内に搭載しているエンジンＥの前方にラジエータ３０１を設け、このラジエータ３０１の前方に尿素水タンク３０２を設ける構成とする。尿素水タンク３０２をボンネット３０３で覆うことで、直接風が当たらなくなり、冬場の寒い時期でも尿素水の凍結を防止できる。また。エンジンを始動すると、逆に高温になりすぎることがあるが、ラジエータ３０１の前方に尿素水タンク３０２を設けることで冷却風が当たるようになり、尿素水の蒸発を防止できる。

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可能である。

Ｅディーゼルエンジン
８２尿素水のレベルセンサ
８３尿素水の温度センサ
７４ＮＯx量を検出するＮＯxセンサ
７５エコスイッチ
１００ＥＣＵ
Ｌ１標準モードライン
Ｌ２低燃費ライン

Claims

ディーゼルエンジン（Ｅ）と尿素選択触媒還元（ＳＣＲ）システムを搭載したトラクタにおいて、尿素水を貯留する尿素水タンクと該尿素水タンク内の尿素水量を検出するレベルセンサ（８２）と排気ガス中のＮＯx量を検出するＮＯxセンサ（７４）とエコスイッチ（７５）を設け、ディーゼルエンジン（Ｅ）の制御を行うＥＣＵ（１００）内にエンジン回転数とトルクとの関係を示す性能曲線を少なくとも標準モードライン（Ｌ１）と低燃費モードライン（Ｌ２）から構成し、前記エコスイッチ（７５）を入りにした状態で前記レベルセンサ（８２）の検出値が決められた閾値を下回って尿素水が所定量以下になったことを検出すると、前記低燃費モードライン（Ｌ２）を自動選択する構成としたトラクタ。
前記尿素水タンク内の尿素水の温度を検出する温度センサ（８３）を設け、該温度センサ（８３）の検出値に応じてメインの燃料噴射量のタイミングを変更する構成とした請求項１記載のトラクタ。
前記尿素水の温度を検出する温度センサ（８３）の検出値に応じて空調装置からの空調風を尿素水タンク方面に送風する構成とした請求項２記載のトラクタ。