JP2015067054A - 排気ガス処理装置付きトラクター - Google Patents

Abstract

【課題】本発明では、トラクターの排気処理装置を合理的に狭いボンネット内に収納することで、小径の排気管のままで、視界を良好に出来るようにすることを課題とする。
【解決手段】排気ガス処理装置を装備したトラクターにおいて、第１ＤＯＣ７１を内装した筒状のＳＣＲ筒体７３をエンジンＥ上の左右に横置き載置し、このＳＣＲ筒体７３に対して排気タービン４５から排気を導入し、ＳＣＲ筒体７３から排気タービン４５の反対側で発電機８０の上部に縦置きした筒状第二ＤＯＣ７９の上部に排気ガスを導いて、第二ＤＯＣ７９の下部に第三排気管７８を連結し、第三排気管７８をボンネット５０外へ導き外気に開口したことを特徴とする排気ガス処理装置付きトラクターとする。
【選択図】図７

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス処理装置を装備したトラクターに関する。

トラクターに搭載したディーゼルエンジンの排気ガス処理装置として、ディーゼルパティキュレートフィルター（以下、「ＤＰＦ」という）と選択触媒還元（以下、「ＳＣＲ」という）を設ける構成が特開２０１１−２３０６３８号公報に記載されている。

また、トラクターのボンネットに立設する排気管に二種類の排気処理装置を組み込む構成が特開２０１０−２１６２６９号公報に記載されている。

特開２０１１−２３０６３８号公報 特開２０１０−２１６２６９号公報

トラクターのボンネットは操縦者の前方視界をなるべく妨げないように左右幅が狭く、内部に搭載されるエンジンにターボ機器などが組み込まれて、スペースが無い。このために、前記特許文献２の如く、ボンネットに立設する排気管に排気処理装置を組み込む構成が考えられているが、排気管が操縦者の視界を遮らないように、断面形状を楕円形にしている。

本発明では、トラクターの排気処理装置を合理的に狭いボンネット内に収納することで、排気管を特殊な断面楕円形状にすることなく、小径の排気管のままで、操縦視界を良好に出来る構成にすることを課題とする。

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、排気ガス処理装置を装備したトラクターにおいて、第１ＤＯＣ７１とＳＣＲ（７３ａ）を内装した筒状のＳＣＲ筒体７３をエンジンＥ上の左右に横置き載置し、このＳＣＲ筒体７３に対して排気タービン４５から排気を導入し、ＳＣＲ筒体７３から排気タービン４５の反対側で発電機８０の上部に縦置きした筒状第二ＤＯＣ７９の上部に排気ガスを導いて、第二ＤＯＣ７９の下部に第三排気管７８を連結し、第三排気管７８をボンネット５０外へ導き外気に開口したことを特徴とする排気ガス処理装置付きトラクターとする。

請求項２に記載の発明は、排気ガス処理装置を装備したトラクターにおいて、第１ＤＯＣ７１とＳＣＲ（７３ａ）を内装した筒状のＳＣＲ筒体７３をエンジンＥ上の左右に横置き載置し、このＳＣＲ筒体７３に対して排気タービン４５から排気を導入し、ＳＣＲ筒体７３から排気タービン４５の反対側で発電機８０の上部に前後横置きした筒状第二ＤＯＣ７９の前部に排気ガスを導いて、第二ＤＯＣ７９の後部からボンネット５０外へ導き外気に開口する第三排気管７８を連結したことを特徴とする排気ガス処理装置付きトラクターとする。

請求項３に記載の発明は、排気ガス処理装置を装備したトラクターにおいて、第１ＤＯＣ７１とＳＣＲ（７３ａ）を内装した筒状のＳＣＲ筒体７３をエンジンＥ上の左右に横置き載置し、このＳＣＲ筒体７３に対して排気タービン４５から排気を導入し、ＳＣＲ筒体７３から排気タービン４５の反対側で発電機８０の上部で第三排気管７８を連結し、第三排気管７８をボンネット５０外へ導き外気に開口したことを特徴とする排気ガス処理装置付きトラクターとする。

請求項１に記載の発明で、エンジンＥ上にＳＣＲ筒体７３を横置き載置し、排気タービン４５の反対側で発電機８０の上部に第二ＤＯＣ７９を縦置きすることで、ボンネット５０内のエンジンＥ周りの空間に排気ガス処理装置を収納出来て、ボンネット５０から外部へ突出する第三排気管７８を小さなものに出来て、ボンネット５０に立設しても操縦者の視界を妨げない。

請求項２に記載の発明で、エンジンＥ上にＳＣＲ筒体７３を左右横置き載置し、排気タービン４５の反対側で発電機８０の上部に第二ＤＯＣ７９を前後横置きすることで、ボンネット５０内のエンジンＥ周りの空間に排気ガス処理装置を収納出来て、ボンネット５０から外部へ突出する第三排気管７８を小さなものに出来て、ボンネット５０に立設しても操縦者の視界を妨げない。

請求項３に記載の発明で、エンジンＥ上にＳＣＲ筒体７３を左右横置き載置し、排気タービン４５の反対側で発電機８０の上部で第三排気管７８を連結し、第三排気管７８をボンネット５０外へ導き外気に開口したことで、ボンネット５０内のエンジンＥ周りの空間に排気ガス処理装置を収納出来て、ボンネット５０から外部へ突出する第三排気管７８を小さなものに出来て、操縦者の視界を妨げない。

コモンレールによる畜圧式燃料噴射ディーゼルエンジンのシステム図である。 三種類の制御モードによるエンジン回転数及び出力トルクの関係を示す線図である。 トラクターの左側面図である。 トラクターの平面図である。 排気ガス浄化システム図である。 別の排気ガス浄化システム図である。 エンジンの周りに排気ガス浄化装置を組付けた第一実施例の正面図である。 同第一実施例の左側面図である。 エンジンの周りに排気ガス浄化装置を組付けた第二実施例の正面図である。 エンジンの周りに排気ガス浄化装置を組付けた第三実施例の正面図である。 エンジンの周りに排気ガス浄化装置を組付けた第四実施例の正面図である。 エンジンの周りに排気ガス浄化装置を組付けた第五実施例の正面図である。 尿素水ノズルの取付実施例図である。 尿素水タンクの取付実施例を示すトラクターの部分側面図である。 燃料タンクの取付実施例を示すトラクターの側面図である。 同実施例の燃料回路図である。 排気ガス処理システムの回路図である。 排気ガス処理システムの別実施例回路図である。 尿素水供給システムの回路図である。 尿素水供給システムの別実施例回路図である。

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に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）１００等から構成される。ＥＣＵ１００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、各シリンダーに設けた燃料噴射ノズル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あり、負荷が増大しても、出力が変動して回転数を維持するようにする。

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換スイッチの操作、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、又は作業部（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や脱穀部などである）のクラッチ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て、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、機体の前部のボンネット５０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を前側に操作すると機体は前進し、後方へ操作す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の左側前方部にあり、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。トラクターはトランスミッションケースＴから後方へ突出するＰＴＯ出力軸５１を駆動して作業機２１を作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。エアクリーナー３５から吸気された空気が過給器ＴＢの吸気タービン３６により圧縮されて過給された空気が、吸気タービン３６とインタークーラー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を介して吸気バルブ３９と排気バルブ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４４は、後述する後処理装置４６の下流側排気管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。

ＥＧＲ回路４４で排気ガスの一部を吸気側に混入させることで吸気中の酸素（Ｏ2）割合を減らして、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、排気再循環率を高め過ぎると、逆に酸素割合が少なくなり過ぎて不完全燃焼になるので、燃焼状態により排気再循環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。このＥＧＲバルブ４３の開閉具合でシリンダー５内への排気ガスの再循環量が変化する。

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が溜まってきて処理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したりする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の上手側に入口圧力センサ５２を設け、後処理装置４６の下手側に出口圧力センサ５３を設け、この入口圧力センサ５２ｔｐ出口圧力センサ５３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、入口圧力センサ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に示す模式図は、尿素ＳＣＲシステムを搭載する場合である。
ＳＣＲとは選択触媒還元のことで、排気ガス処理としてこの選択触媒還元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（前記実施例）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の下流側に第１ＤＯＣ（酸化触媒）７１を連結する。この第１ＤＯＣ７１の下流側に尿素水溶液を噴射するノズル７２を配置する。尿素水溶液は尿素水タンク７４内に貯留されている。さらに、ノズル７２の下流側にＳＣＲ筒体７３を連結している。ＳＣＲ筒体７３の内部には、ＳＣＲ７３ａと第二ＤＯＣ７３ｂを設けている。

第１ＤＯＣ７１は、排気ガス中のＮＯをＮＯ2にするものである。このＮＯと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７５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、機体に専用の尿素水タンク７４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、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残量センサ７４ａで監視して残量が少なくなるとフロントパネルに警告ランプを点灯したり警報を鳴らしたりしてオペレータに注意を促す。

燃料の残量と尿素水の残量は残量計で表示し、燃料消費率で算出する燃料残時間と尿素水の消費率から算出する尿素水残時間を比較して尿素水残時間が短ければ、尿素水補充の警告表示を行って、尿素水が燃料より先に無くなるのを防ぐようにする。

次に、エンジンＥに排気ガス処理装置を配置した実施例を示す。
図７と図８は、第１ＤＯＣ７１を内装したＳＣＲ筒体７３をエンジンＥ上に横置して搭載し、排気タービン４５から第一排気管７６でＳＣＲ筒体７３に排気ガスを導き、さらに、発電機８０を搭載した横側面に縦置きした第二ＤＯＣ７８に第二排気管７７で排気ガスを導き、第二ＤＯＣ７９から下方に向けた第三排気管７８で導いて排気ガスを外気に排出する。第三排気管７８の先端はボンネット５０から下方或いは上方に立設する。尿素水ノズル７２とＮＯxセンサ７５は第二排気管７７に設ける。この配置で、狭いボンネット５０内のエンジンＥの上部と側部空間を有効に利用できる。

図９に示す実施例では、第１ＤＯＣ７１を内装したＳＣＲ筒体７３をエンジンＥ上に横置して搭載し、排気タービン４５から第一排気管７６でＳＣＲ筒体７３に排気ガスを導き、さらに、発電機８０を搭載した横側面に前後に向けた第二ＤＯＣ７８に第二排気管７７で排気ガスを導き、第二ＤＯＣ７９から上方に向けてボンネット５０に立設した第三排気管７８で排気ガスを外気に排出する。尿素水ノズル７２とＮＯxセンサ７５は第二排気管７７に設ける。この配置でも、狭いボンネット５０内でエンジンＥの上部と側部空間を有効に利用できる。

図１０に示す実施例では、第１ＤＯＣ７１を内装したＳＣＲ筒体７３をエンジンＥ上に横置して搭載し、排気タービン４５から第一排気管７６でＳＣＲ筒体７３に排気ガスを導き、さらに、発電機８０を搭載した横側面でＳＣＲ筒体７３に直接第三排気管７８を連結し、その第三排気管７８を上方へ直立している。尿素水ノズル７２を第一排気管７６に設け、ＮＯxセンサ７５をＳＣＲ筒体７３の後部に設ける。なお、尿素水ノズル７２は、第三排気管７８の第二ＤＯＣ７９近くに設けても良い。この配置でも、狭いボンネット５０内でエンジンＥの上部と側部空間を有効に利用できる。

図１１に示す実施例では、第１ＤＯＣ７１をエンジンＥ上に横置して搭載し、排気タービン４５から第一排気管７６で第１ＤＯＣ７１に排気ガスを導き、第１ＤＯＣ７１から下方に向かう第二排気管７７にＳＣＲ筒体７３を繋ぎ、さらに繋ぎ排気管８１で最下部に設ける第二ＤＯＣ７９に繋ぎ、第二ＤＯＣ７９から上方に向けてボンネット５０に立設した第三排気管７８で排気ガスを外気に排出する。消音が不充分であれば、第三排気管７８の起立部にマフラー８２を配置する。

図１２に示す実施例では、第１ＤＯＣ７１をエンジンＥ上に横置して搭載し、排気タービン４５から第一排気管７６で第１ＤＯＣ７１に排気ガスを導き、第１ＤＯＣ７１から下方に向かう第二排気管７７の最下部に第二ＤＯＣ７９を設け、第二ＤＯＣ７９から上方に向けて起立した第三排気管７８にＳＣＲ筒体７３を配置する。第二排気管７７に尿素水ノズル７２とマフラー８２を設ける。

図１３に示す実施例は、尿素水ノズル７２が熱劣化するのを防ぐ構造で、第二排気管７７に通じる噴射室８４を設け、この噴射室８４内で尿素水ノズル７２と第二排気管７７との間に、尿素水ノズル７２への輻射熱を防ぐ遮熱壁８５を設けている。

図１４は、尿素水ノズル７２から噴射する尿素水を溜める尿素水タンク８６をキャビン１４内に設けた実施例で、この尿素水タンク７４からキャビン１４のフレーム内或いは内壁に沿って設ける給水管８７で尿素水ポンプへ繋いでいる。この構成では、尿素水タンク７４が高い位置に有るために、給水管８７にエアーを噛みこむことが無い。

なお、尿素水ノズル７２に到る給水管８７をバルブを介して直に通じる直回路とエンジンＥの近くを通して暖める温回路とに分岐して、尿素水タンク７４に氷が混じるような寒い時にはバルブを温回路に切り換えて氷を溶かすようにすると良い。

また、直接尿素水ノズル７２に到る給水管８７に高圧噴射ポンプを連結して、尿素水タンク７４に氷が混じるような寒い時には尿素水を高圧で送るようにすると良い。
また、排気ガスの流量を計測して尿素水ノズル７２で噴射する噴射圧を適正なデータマップに基づいて制御すると良い。

図１５、１６は、燃料タンクの配置構成を示し、ラジエータ９２の前上部に容量の小さな第二燃料タンク８７を設けて、キャビン１４下部の左右に設ける第一燃料タンク８８からフィードポンプ８９で汲み上げた燃料で第二燃料タンク８７を満たし、エンジンＥへ燃料を安定して供給する。第二燃料タンク８７でオーバーフローする燃料は第一リターン路９０で第一燃料タンク８８に戻し、エンジンＥでの余剰燃料は第二リターン路９１で燃料クーラ８６を通して第二燃料タンク８７の底部に戻す。

図１７は、尿素水供給配管に尿素水が残留しないようにした排気処理構成で、エンジンＥの排気経路に設けるディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）４６ｂとＳＣＲ筒体７３との間にポンプ９３で加圧する尿素水ノズル７２を上向きに配置し、最下位に設ける尿素水タンク７４に向けて配管する。エンジンコントローラ９４はエンジンＥを制御すると共にＳＣＲコントローラ９５とデータの交信をする。ＳＣＲコントローラ９５はポンプ９３と尿素水ノズル７２を制御する。そして、エンジンＥの停止後に尿素水ノズル７２を数秒間開弁して、配管に残留する尿素水を高低差で尿素水タンク７４に戻すようにすることで、配管に尿素水が凝固して詰りが生じるのを防ぐ。

図１８は、前記の排気処理構成に、エアーブロー機能を追加した構成で、ポンプ９３の位置にドージングモジュール９６を設けて、コンプレッサ９８で加圧した空気をエアータンク９７に蓄え、エンジンＥの停止後に尿素水ノズル７２を開いて殆んどの尿素水がドージングモジュール９６より下がったタイミングで圧縮空気をドージングモジュール９６から配管内にブローすることで完全に尿素水を配管から取り除けるようになる。

図１９は、尿素水から加水分解によって発生するアンモニアガスを大気中に放出しないようにする構成である。尿素水タンク７４に第一逆止弁９９と圧力センサ１００を設け、尿素水ノズル７２に向かう第一配管１０１を尿素水タンク７４の底部に設け、第二逆止弁１０４を介して第一配管１０１に繋がる第二配管１０２を尿素水タンク７４の上部に設ける。第一配管１０１にはバルブ１０３とポンプ９３を設けて、バルブ１０３を開いてポンプ９３を駆動して尿素水ノズル７２に加圧尿素水を供給する。

この構成で、尿素水タンク７４が低圧になると第一逆止弁９９から外気を吸入し、尿素水タンク７４が高圧になると第二逆止弁１０４が開いて発生したアンモニアガスを第一配管１０１に供給して加圧した尿素水と共に尿素水ノズル７２から噴射する。

図２０は、前記構成で、第一配管１０１のバルブ１０３とポンプ９３の間にサブタンク１０５を設けた構成で、圧力センサ１００をこのサブタンク１０５に設ける。
この構成で、圧力センサ１００が所定以上の高圧になると、バルブ１０３を閉じてポンプ９３を駆動して尿素水を尿素水ノズル７２から噴射する。その後にポンプ９３を停止すると第一配管１０１内が低圧となって第二配管１０２内のアンモニアガスが第二逆止弁１０４から第一配管１０１内へ吸引される。

なお、尿素水ノズル７２とポンプ９３とバルブ１０３の制御は、ＳＣＲコントローラ９５で行う。

Ｅ エンジン
４５ 排気タービン
５０ ボンネット
７１ 第１ＤＯＣ
７３ ＳＣＲ筒体
７８ 第三排気管
７９ 第二ＤＯＣ
８０ 発電機

Claims (3)

1. 排気ガス処理装置を装備したトラクターにおいて、第１ＤＯＣ（７１）とＳＣＲ（７３ａ）を内装した筒状のＳＣＲ筒体（７３）をエンジン（Ｅ）上の左右に横置き載置し、このＳＣＲ筒体（７３）に対して排気タービン（４５）から排気を導入し、ＳＣＲ筒体（７３）から排気タービン（４５）の反対側で発電機（８０）の上部に縦置きした筒状第二ＤＯＣ（７９）の上部に排気ガスを導いて、第二ＤＯＣ（７９）の下部に第三排気管（７８）を連結し、第三排気管（７８）をボンネット（５０）外へ導き外気に開口したことを特徴とする排気ガス処理装置付きトラクター。
2. 排気ガス処理装置を装備したトラクターにおいて、第１ＤＯＣ（７１）とＳＣＲ（７３ａ）を内装した筒状のＳＣＲ筒体（７３）をエンジン（Ｅ）上の左右に横置き載置し、このＳＣＲ筒体（７３）に対して排気タービン（４５）から排気を導入し、ＳＣＲ筒体（７３）から排気タービン（４５）の反対側で発電機（８０）の上部に前後横置きした筒状第二ＤＯＣ（７９）の前部に排気ガスを導いて、第二ＤＯＣ（７９）の後部からボンネット（５０）外へ導き外気に開口する第三排気管（７８）を連結したことを特徴とする排気ガス処理装置付きトラクター。
3. 排気ガス処理装置を装備したトラクターにおいて、第１ＤＯＣ（７１）とＳＣＲ（７３ａ）を内装した筒状のＳＣＲ筒体（７３）をエンジン（Ｅ）上の左右に横置き載置し、このＳＣＲ筒体（７３）に対して排気タービン（４５）から排気を導入し、ＳＣＲ筒体（７３）から排気タービン（４５）の反対側で発電機（８０）の上部で第三排気管（７８）を連結し、第三排気管（７８）をボンネット（５０）外へ導き外気に開口したことを特徴とする排気ガス処理装置付きトラクター。

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