JP2014148914A - Work vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)備えたディーゼルエンジンを搭載した作業車両に関する。 The present invention relates to a work vehicle equipped with a diesel engine equipped with a diesel particulate filter (DPF).
ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)内に溜まる煤(PM)の堆積量を算出し、この値を専用の表示装置に表示する構成である(例えば、特許文献1参照。)。 The accumulation amount of soot (PM) accumulated in the diesel particulate filter (DPF) is calculated, and this value is displayed on a dedicated display device (see, for example, Patent Document 1).
前述のような技術では、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)内の煤(PM)量を表示するための専用の表示装置が必要となり、コストが高くなってしまう。
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。
In the technique as described above, a dedicated display device for displaying the amount of soot (PM) in the diesel particulate filter (DPF) is required, which increases the cost.
The subject of this invention is providing the work vehicle carrying the diesel engine which eliminates the above malfunctions.
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、排気ガス中の粒状化物質(PM)を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)を備えたディーゼルエンジンを搭載した作業車両において、エンジンの回転数を表示するエンジン回転計(69)を利用してディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)内に堆積している粒状化物質(PM)の量を表示することを特徴とする作業車両としたものである。
The above object of the present invention is achieved by the following configuration.
That is, according to the first aspect of the present invention, in the work vehicle equipped with the diesel engine equipped with the diesel particulate filter (46b) for collecting the particulate matter (PM) in the exhaust gas, the engine speed is displayed. The work vehicle is characterized in that the amount of granulated material (PM) accumulated in the diesel particulate filter (46b) is displayed using an engine tachometer (69).
請求項2記載の発明では、エンジン回転計(69)利用してディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)内のPM量を表示する機能を入り切りするPM量切替スイッチ(74)を設けたことを特徴とする請求項1記載の作業車両としたものである。
The invention according to
請求項3記載の発明では、PM量表示スイッチ(75)を設け、このPM量表示スイッチ(75)を入りにしている間のみ前記エンジン回転計(69)を利用してディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)内のPM量を表示することを特徴とする請求項1記載の作業車両としたものである。 According to the third aspect of the present invention, a diesel particulate filter (46b) is provided using the engine tachometer (69) only while the PM amount display switch (75) is provided and the PM amount display switch (75) is turned on. ) Is displayed, and the work vehicle according to claim 1 is displayed.
請求項4記載の発明では、エンジンをスタートさせるキースイッチで電源を入りにしてから所定時間の間において、前記エンジン回転計(69)を利用して自動的にディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)内のPM量を表示するように構成したことを特徴とする請求項1記載の作業車両としたものである。 In the invention according to claim 4, in a predetermined time after the power is turned on by the key switch for starting the engine, the engine speed sensor (69) is used to automatically set the power in the diesel particulate filter (46b). The work vehicle according to claim 1, wherein the work vehicle is configured to display a PM amount.
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、エンジンの回転数を表示するエンジン回転計(69)を利用してディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)内に堆積している粒状化物質(PM)を表示するので、専用の表示部を設ける必要がなく廉価な構成となる。 Since the present invention is configured as described above, in the first aspect of the present invention, the particulates accumulated in the diesel particulate filter (46b) using the engine tachometer (69) for displaying the engine speed. Since the chemical substance (PM) is displayed, it is not necessary to provide a dedicated display unit, and the structure is inexpensive.
請求項2記載の発明においては、エンジン回転計(69)利用してディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)内のPM量を表示する機能を入り切りするPM量切替スイッチ(74)を設けたので、運転者の意図が反映できて能率の良い作業が可能となる。
In the invention according to
請求項3記載の発明においては、PM量表示スイッチ(75)を入りにしている間のみ前記エンジン回転計(69)を利用してディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)内のPM量を表示するので、走行中でエンジン回転数を表示していても容易にPM量を確認できる。
In the invention of
請求項4記載の発明においては、エンジンをスタートさせるキースイッチで電源を入りにしてから所定時間の間において、前記エンジン回転計(69)を利用して自動的にディーゼルパティキュレートフィルタ(46b)内のPM量を表示するように構成したので、作業前にPM量を認識可能となり、作業能率が向上するようになる。 In a fourth aspect of the present invention, in the diesel particulate filter (46b) automatically using the engine tachometer (69) for a predetermined time after the power is turned on by a key switch for starting the engine. Since the PM amount is displayed, it is possible to recognize the PM amount before work, and the work efficiency is improved.
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。
The best mode for carrying out the present invention will be described.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a pressure accumulation type fuel injection device. The accumulator fuel injection device is applied to, for example, a multi-cylinder diesel engine, but may be a gasoline engine. The accumulator fuel injection device pressurizes the common rail 1 that accumulates high-pressure fuel corresponding to the injection pressure, 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。
Thus, the common rail 1 injects fuel to each
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、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。
The high-pressure fuel in the common rail 1 is supplied to 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。
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。
As shown in FIG. 2, the
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。 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 reduced or stopped by applying a brake, the engine speed decreases with an increase in the traveling load, so that the traveling speed can be safely reduced or stopped.
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。 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, if it is a tractor, it is when the cultivated land is hard during plowing work and resistance is applied to the plowing blade. 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。 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 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。 These work modes A, B, and C are operations of a work mode changeover switch that can switch between the work modes A, B, and C, or a 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 work clutch (rotary if it is a tractor, and mowing part or threshing part 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。
FIG. 3 shows a side view of a tractor equipped with a diesel engine having the common rail 1 as described above, and FIG. 4 shows a plan view thereof. In the plan view, the
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。
The 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。
A
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。
An
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。
The
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。
FIG. 5 is a schematic diagram of intake and exhaust into the
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。
The exhaust gas combusted in the
The diesel engine has an EGR (exhaust gas recirculation device)
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。
The exhaust gas that has passed through the
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。
The oxidation catalyst (DOC) burns the incombustible chamber, and the diesel particulate filter (DPF) is for collecting the particulate matter (PM). The EGR valve 43 and the
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。
When the state of the exhaust gas is low (low load) continues for a long time, the
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。
In the DPF regeneration operation for regenerating the
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。
As a condition for performing such a DPF regeneration operation, the pressure sensor 52 is provided on the upper side of the post-processing device 46, the
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。
Further, if the state in which the DPF regeneration operation is started continues for a long time, the
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。
In normal operation, the EGR valve 43 and the
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。 With the configuration as described above, an intake throttle is not required. In other words, since the intake side pressure is high in an engine with a supercharger, an exhaust throttle valve or an intake throttle is required to secure the amount of EGR gas, and control in conjunction with the EGR valve is required, but such a system is unnecessary. It becomes.
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。
Further, since the exhaust gas downstream of the
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。
As described above, in the DPF forced regeneration mode in which the regeneration operation of the DPF is performed, the
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。
Further, when the engine rotation shifts to low idle during the forced regeneration of the
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。
When the
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。
For this reason, when the
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。
In order to increase the engine speed to the middle speed range, it may be configured to once increase to the maximum speed and then decelerate to the middle speed range, so that the exhaust gas once flows at the maximum speed. For example, it is possible to prevent the
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。
Further, during the forced regeneration of the
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。
When the differential pressure across the
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。
Even when the engine key is in the cut position, since the regeneration mode is selected, the engine keeps rotating in the idling state and performs regeneration of the
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。
Thus, even after the work is completed, the
When the
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。
Alternatively, the temperature of the
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。
As shown in FIG. 5, an air-fuel ratio sensor 63 is provided on the downstream side of the
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。
When regenerating the
前記DPF46b内のPMの堆積量については、再生中に運転者に知らせることが望ましい。そこで、図6に示すエンジン回転計69を利用してDPF46b内の堆積量を知らせる構成とする。図6はメータパネル68の正面図である。メータパネル68の中央部には液晶表示部70を配置し、この液晶表示部70の左方にエンジン回転計69を配置している。液晶表示部70の上方に進路方向指示部71を配置し、下方に各種警告表示部72を配置している。液晶表示部70の右方に各種警告表示部と走行状態表示部73を配置している。
It is desirable to inform the driver about the amount of PM accumulated in the
前記液晶表示部70内の左側に残燃料表示部70aを右側にエンジンの冷却水温表示部70bを表示する構成としている。液晶表示部70の中央表示部70cには、走行状態、使用時間、エンジン負荷等を表示する構成としている。
The remaining fuel display section 70a is displayed on the left side of the liquid
DPF46bが再生状態になると、前記液晶表示部70の中央表示部70cに「DPF再生中」の文字を表示し、DPF再生中の文字が表示されると、エンジン回転計69はDPF46b内のPM量を表示する構成とする。エンジン回転数2000rpmのところがPM量100%であり、エンジン回転数1000rpmのところがPM量50%であり、エンジン回転数0rpmのところがPM量0%である。
When the
このように、エンジン回転計69を利用してDPF46b内のPM量を表示する構成としたので、DPF専用の表示部を設ける必要がなく低価格となる。また、運転者はDPF46bの再生が正常に実行されていることを視覚的に容易に認識可能となる。特に、エンジン回転計69によりアナログ表示により認知しやすいという特徴がある。
As described above, since the PM amount in the
前述のように、エンジン回転計69を利用してPM量を表示するにあたり、基本的には機体を停車して行う手動再生中としているが、走行中に行う自動再生中に表示してもよい。この場合は、運転者はエンジン回転数も認識したいために、所定時間毎に表示することが望ましい。
As described above, when displaying the PM amount using the
また、エンジン回転計69を利用してDPF46b内のPM量を表示する機能を入り切りするPM量切替スイッチ74を設け、運転者が選択可能に構成してもよい。これにより、運転者を意図を反映できて能率の良い運転が可能となる。
Further, a PM
また、PM量表示スイッチ75を設け、このPM量表示スイッチ75を押している間のみ、エンジン回転計69を利用してDPF46b内のPM量を表示するように構成してもよい。これにより、特に走行中に行う自動再生時に使い易くなる。
Further, a PM
また、エンジンスタート時にキースイッチを電源入りにしたときから所定時間(数秒間)、又はエンジンが始動してから所定時間(数秒間)において、エンジン回転計69を利用してDPF46b内のPM量を表示するように構成することで、走行中や作業前にPM量を認識可能となり、作業能率が向上するようになる。
Further, at a predetermined time (several seconds) after the key switch is turned on when the engine is started, or for a predetermined time (several seconds) after the engine is started, the PM amount in the
DPF46b内のPM量が危険領域(例えば90%以上)になると、進路方向指示部71の左右のランプ71a,71bを同時に点滅させる構成とする。この場合、エンジン回転計69を利用してDPF46b内のPM量を表示していても進路方向指示部71の左右のランプ71a,71bを同時に点滅させる。これにより、DPF46b内のPM量が危険領域に入ったことを容易に認識可能となる。また、前記液晶表示部70の中央表示部70cに「DPF過堆積」の文字を表示を表示してもよい。
When the PM amount in the
また、機体外側の左右の方向指示器76a,76b(図3)も同時に点滅させる構成とする。ただし、走行中に行う自動再生時には左右の方向指示器76a,76bと進路方向指示部71の左右のランプ71a,71bは点滅させない。また、ブザー77で警報音を発したり、図7に示すようにワイパ78を自動的に作動させることで、より運転者の認知度が高くなる。
In addition, the left and
また、DPF46b内のPM量が危険領域に入ったときには、作業走行中においては、作業機21を駆動するPTO軸の回転を牽制(PTOクラッチの接続牽制)する構成とすることで、作業ができなくなりDPF46bの過堆積による破損を防止できるようになる。
Further, when the amount of PM in the
また、別のランプ79を設けてこのランプ79の点滅により、このままの運転を継続すれば、運転はできるものの短い時間でDPFの再生が必要(前記危険領域や危険領域の手前)になるという警告を発するように構成してもよい。また、ランプ79の点滅においては、過去10秒平均の運転状態におけるPM堆積量が、時間当たり0.5g/L以上としてもよい。これにより、運転者にあってはこれから長時間にわたる運転ができないということを認識し易くなり、作業能率を考慮した運転が可能となる。
In addition, if another
図8の(a)、(b)に示すように、キャビン82の下側に第一排気管80を設け、キャビン82の後方に第二排気管81を設け、エンジンEからの排気ガスを第一排気管80と第二排気管81を通過させて機体後部から排気する構成とする。そして、第一排気管80と第二排気管81の間にDPF46bを設ける構成とする。第一排気管80にあっては、キャビン82に影響を与えないように、例えば真空の二重管構成として断熱配管とする。
As shown in FIGS. 8A and 8B, a first exhaust pipe 80 is provided below the
このように、DPF46bをエンジンルームE1内に配置しないことで、エンジンルームE1内の機器類への熱害を防止できるようになる。
また、図9に示すように、前記第二排気管81においては、キャビン82の後部支柱82a近傍に沿わせることで、後方視界を妨げなくなる。
As described above, by not disposing the
Further, as shown in FIG. 9, in the
図10では、エンジンEの上部から排出された排気ガスは、エンジンルーム内のDPF46bを通過後、エンジンルーム内の下方に向かう排気管83とエンジンルームから機外の横方向に向かう排気管84と、キャビン82の上方に向かう排気管85を通過して排気される構成としている。図11にその詳細を示している。
In FIG. 10, the exhaust gas discharged from the upper part of the engine E passes through the
下方に向かう排気管83とエンジンルームから機外の横方向に向かう排気管84との接続部においては、隙間孔部84aを構成している。エンジン回転数を上げて排気ガス流量が多くなって排気ガス流速が速くなると、ディフューザー効果により、隙間孔部84aから外気が取り込まれることになり、上方に向かう排気管85から排出される排気ガス温度は低下するようになる。また、エンジン停止時や排気ガス流量が少ないときは、溜っていた凝縮水が隙間孔部84aから排出されるようになるので、上方に向かう排気管85から水が飛散するのを防止できるようになる。
A
また、図12に示すように、横方向に向かう排気管84の一部の径を大きくした径大部84bを構成する。また、この径大部84bにドレンプラグ84cを設ける構成とする。径大部84bに凝縮水は溜るものの、排気ガスの流速が速くて排気ガス流量が多くなっても、凝縮水は径大部84bに溜まることで排気ガスは凝縮水の上側を通過することになり、従って上方に向かう排気管85から水が飛散するのを防止できるようになる。また、時間の経過とともに凝縮水は水蒸気となるため、飛散することがなくなる。
Moreover, as shown in FIG. 12, the large diameter part 84b which enlarged the diameter of a part of
また、ドレンプラグ84cを外して定期的に凝縮水を排出することで、寒冷時や軽負荷作業時において凝縮水が蒸発しない場合に有効である。
DPF46bの再生時には前述のごとくポスト噴射を行うが、ポスト噴射が過剰に実施されないようにする必要がある。そこで、目標とする自動再生間隔でのポスト噴射量の移動平均値を算出する。この値が基準値より多い場合は自動再生を禁止する構成とする。移動平均値が基準値以下になると自動再生を再開する構成とする。
Further, removing the drain plug 84c and periodically discharging the condensed water is effective when the condensed water does not evaporate during cold or light load work.
When the
具体的には、目標とする自動再生間隔が10hで、許容ポスト噴射量が1000ccのエンジン設計目標の場合、ポスト噴射量の10h移動平均を算出し、ポスト噴射量の10h移動平均値が100cc/h(1000cc/10h)を超えた場合は、自動再生を禁止し、自動再生よりも少ないポスト噴射量でDPFの再生が可能な手動再生のみを許可する構成とする。 Specifically, for an engine design target with a target automatic regeneration interval of 10 h and an allowable post injection amount of 1000 cc, a 10 h moving average of the post injection amount is calculated, and a 10 h moving average value of the post injection amount is 100 cc / When h (1000 cc / 10h) is exceeded, automatic regeneration is prohibited, and only manual regeneration that allows regeneration of the DPF with a post injection amount smaller than automatic regeneration is permitted.
自動再生を禁止したことにより、移動平均値が禁止閾値より少ない領域に設けた許可閾値を下回った場合、自動再生の再開を許可する構成とする。
オイル希釈限界のポスト噴射量を移動平均ではなく、短期的なポスト噴射の増加減で判定した場合、必要以上に自動再生を中断する必要があるが、異常の有無を設計目標に対する移動平均で判定することにより、必要最低限の自動再生禁止期間で、過剰なポスト噴射を適切に防止可能となる。これにより、過剰なオイル希釈を防止できるようになる。
When automatic reproduction is prohibited, when the moving average value falls below a permission threshold provided in an area smaller than the prohibition threshold, resumption of automatic reproduction is permitted.
If the post-injection amount at the oil dilution limit is judged not by moving average but by short-term post-injection increase / decrease, automatic regeneration must be interrupted more than necessary, but the presence or absence of abnormality is judged by moving average against the design target. By doing so, it is possible to appropriately prevent excessive post-injection in the minimum necessary automatic regeneration prohibition period. Thereby, excessive oil dilution can be prevented.
また、前述したように目標とする自動再生間隔でのポスト噴射量の移動平均値を算出し、この値が基準値より多い期間が一定以上経過した場合は、オイルメンテナンスを実施するように警告を発する構成とする。 In addition, as described above, the moving average value of the post-injection amount at the target automatic regeneration interval is calculated, and if a period in which this value is greater than the reference value has exceeded a certain value, a warning is given to perform oil maintenance. A structure that emits
具体的には、目標とする自動再生間隔が10hで、許容ポスト噴射量が1000ccのエンジン設計目標の場合、ポスト噴射量の10h移動平均を算出し、ポスト噴射量の10h移動平均値が100cc/h(1000cc/10h)を超えた場合は、超えてからの時間を累積する。この累積時間が一定時間を超過する毎にオイルメンテナンスを実施するように警告を発する構成とする。 Specifically, for an engine design target with a target automatic regeneration interval of 10 h and an allowable post injection amount of 1000 cc, a 10 h moving average of the post injection amount is calculated, and a 10 h moving average value of the post injection amount is 100 cc / When h (1000 cc / 10h) is exceeded, the time after the time is accumulated. A warning is issued so that oil maintenance is performed every time the accumulated time exceeds a certain time.
ポスト噴射量の移動平均が基準値を下回った場合、累積時間を0にリセットする。そして、オイル交換を実施したことを知らせる入力があると、ポスト噴射の移動平均値を0にリセットする構成とする。これにより、設計目標に対する過剰なオイル希釈発生を推定し、オイルメンテナンスの指示を出すことで、エンジンの損傷を防止できるようになる。 When the moving average of the post injection amount falls below the reference value, the accumulated time is reset to zero. When there is an input notifying that the oil change has been performed, the moving average value of the post injection is reset to zero. As a result, it is possible to prevent engine damage by estimating the occurrence of excessive oil dilution with respect to the design target and issuing an oil maintenance instruction.
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。 It can be used for farm vehicles such as tractors and combiners as well as general vehicles.
PM 粒状化物質
46b ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)
69 エンジン回転計
74 PM量切替スイッチ
75 PM量表示スイッチ
PM
69
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JP6807567B1 (en) * | 2020-07-10 | 2021-01-06 | 前田 和幸 | Regeneration system and regeneration method of diesel particulate filter |
-
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- 2013-01-31 JP JP2013017288A patent/JP2014148914A/en active Pending
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