JP2016089678A - Tractor - Google Patents
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Abstract
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(SCRシステム)を搭載したトラクタに関する。 The present invention relates to a tractor that is an agricultural machine, and more particularly to a tractor equipped with a urea selective catalytic reduction system (SCR system).
尿素選択触媒還元(SCR)システムを搭載した車両で、尿素水の凍結を防止する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。 A technique for preventing freezing of urea water in a vehicle equipped with a urea selective catalytic reduction (SCR) system is disclosed (for example, see Patent Document 1).
前述のような技術では、気象状態が極端な低温となり、尿素水が凍結した場合の対処方法の技術が開示されていない。このため、尿素水が凍結してしまうと、
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。
In the technique as described above, a technique for coping with a case where the weather condition becomes extremely low and urea water is frozen is not disclosed. For this reason, when urea water freezes,
When urea water is exhausted, there is a problem that exhaust gas cannot be purified.
本発明の課題は、前述のような不具合を解消するものである An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems.
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(80)と該尿素水タンク(80)内の尿素水量を検出するレベルセンサ(78)と排気ガス中のNOx量を検出するNOxセンサ(76)とGPS受信器(300)と機体外部と通信できる無線通信機器(91)と制御を行うECU(100)を設け、
前記無線通信機器(91)とGPS受信器(301)を有する携帯端末(90)との間で通信可能に構成し、トラクタのエンジン(E)を停止するとトラクタの位置情報が前記携帯端末(90)に送信され、作業者が携帯端末(90)を所持して機体から離れ、再び携帯端末(90)を所持した作業者が機体に近づくと、前記尿素水タンク(80)内の尿素水温度を上昇させるように構成したことを特徴とするトラクタとしたものである。
The above object of the present invention is achieved by the following configuration.
That is, in the invention described in claim 1, in a tractor equipped with a diesel engine (E) and a urea selective catalytic reduction (SCR) system, a urea water tank (80) for storing urea water and the urea water tank (80) ECU for controlling a level sensor (78) for detecting the amount of urea water, a NOx sensor (76) for detecting the amount of NOx in exhaust gas, a GPS receiver (300), and a wireless communication device (91) capable of communicating with the outside of the aircraft (100)
The wireless communication device (91) and a portable terminal (90) having a GPS receiver (301) are configured to be communicable. When the tractor engine (E) is stopped, the position information of the tractor is obtained from the portable terminal (90). ), When the worker is away from the aircraft holding the portable terminal (90), and the worker holding the portable terminal (90) again approaches the aircraft, the urea water temperature in the urea water tank (80) The tractor is characterized in that it is configured to raise the lift.
請求項2記載の発明では、作業者が携帯端末(90)を所持した状態で機体から所定距離(R)以上離れ、再び携帯端末(90)を所持した作業者が所定距離(R)以内に近づくと、前記尿素水タンク(80)内の尿素水温度を上昇させるように構成したことを特徴とする請求項1に記載のトラクタとしたものである。
In the invention according to
請求項3記載の発明では、前記携帯端末(90)は気温などの気象データを受信可能に構成し、作業者が携帯端末(90)を所持した状態で機体から所定距離(R)以上離れ、再び携帯端末(90)を所持した作業者が所定距離(R)以内に近づくとともに、前記携帯端末(90)で受信している気象データの気温が所定値以下であると、前記尿素水タンク(80)内の尿素水温度を上昇させるように構成したことを特徴とする請求項2に記載のトラクタとしたものである。
In invention of Claim 3, the said portable terminal (90) is comprised so that weather data, such as temperature, can be received, and the operator leaves | separated more than predetermined distance (R) in the state holding the portable terminal (90), When the worker who has the portable terminal (90) again approaches within the predetermined distance (R) and the temperature of the weather data received by the portable terminal (90) is equal to or lower than the predetermined value, the urea water tank ( 80) The tractor according to
本発明は上述のごとく構成したので、請求項1及び請求項2においては、エンジン始動前に凍結した尿素水を溶解できる。
請求項3においては、気温により尿素水の溶解をするので、バッテリーの電気エネルギーの使用を抑制できる。
Since the present invention is configured as described above, according to
According to the third aspect, since the urea water is dissolved by the temperature, the use of the electric energy of the battery can be suppressed.
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 type 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 cylinder 5 of the engine E, and makes the fuel supply a required pressure.
The fuel in the fuel tank 3 is sucked into the high-pressure pump 4 driven by the engine E through the fuel filter 7 through the suction passage, and the high-pressure fuel pressurized by the high-pressure pump 4 is guided to the common rail 1 through the discharge passage 8. Stored.
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 fuel injection nozzles 6 for the number of cylinders through the high-pressure
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, and if it is a combine, the output fluctuates to maintain the rotation speed even when the harvest is heavy and the load increases during harvesting work 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 cabin 14 shown in FIG. 3 is omitted.
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 cylinder 5 of the engine, which is an embodiment of a four-cycle diesel engine. The air supercharged by the intake turbine 36 of the supercharger TB passes through the intake turbine 36 and 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 cylinder 5 passes through 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 DPF 46b has a concern that PM will accumulate and the capacity may be reduced. Therefore, a
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 DPF 46b, both the EGR valve 43 and 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 DPF 46b is damaged due to an overheating state. Therefore, a
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 DPF 46b is taken out, it is possible to prevent the performance deterioration caused by the dirt of the supercharger TB. And since EGR gas is cooled by 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 DPF 46b, the EGR valve 43 is fully opened. Since 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 DPF 46b is forcibly regenerated by restricting 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 DPF 46b from being heated and exceeding the threshold temperature.
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 DPF 46b, when the engine speed is shifted to low idle as described above, the post-injection is interrupted, and then the engine speed is increased to the maximum speed and shifted to the medium speed range. Then, post-injection is resumed. Thereby, since the rapid rise in the exhaust gas temperature can be suppressed, damage to the DPF 46b can be prevented.
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 DPF 46b exceeds a predetermined value, the driver selects the regeneration mode of the DPF 46b after the operation with the selection switch 67, so that the DPF 46b is automatically regenerated. After the DPF 46b is regenerated, the engine is automatically stopped. To be configured. The differential pressure across the DPF 46b is monitored by
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 DPF 46b. When the differential pressure before and after the DPF 46b falls below a predetermined value, the engine is automatically stopped.
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 DPF 46b can be automatically regenerated and the engine can be stopped, so that the driver can leave the machine and perform other work.
When the DPF 46b is regenerated, the intake side air may be sent from 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 DPF 46b may be monitored by 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 DPF 46b. When the post-injection is performed to regenerate the DPF 46b, if the fuel injection amount is too large, the fuel consumption is deteriorated. If the fuel injection amount is small, the temperature does not increase and the regeneration cannot be performed. Therefore, the injection amount is determined by feeding back the value of the air-fuel ratio sensor 63 to 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 DPF 46b as described above, in the case of a plurality of cylinders, the combustion of some cylinders may be stopped. Thus, by stopping the combustion of some cylinders, the exhaust temperature may be increased by increasing the load per cylinder even if the engine friction is the same.
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実施例であって、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。尿素水溶液は尿素水タンク80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74で覆われているエンジンルーム75内に収納されている。
Next, the structure shown in FIG. 6 and FIG. 7 is the Example which mounts the urea SCR system, Comprising: The side view and front view of the engine room of a tractor are shown.
SCR is selective catalytic reduction, and an increasing number of those use urea. When the urea SCR system is mounted, the DPF may not be mounted (this embodiment), but may be mounted. A first DOC (oxidation catalyst) 71 is connected so that the outlet of the
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。
In the
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。
The urea water is injected from the
ノズル72からの尿素水の噴射量については、NOxセンサ76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。
The amount of urea water injected from the
尿素水については、機体に専用の尿素水タンク80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。
About urea water, it is set as the structure which mounts the
図5の模式図においてSCRを図示すると、先ず酸化触媒(DOC)46aと第1DOC71は同じものであるので、酸化触媒(DOC)46aが第1DOC71となる。そして、その下流側に尿素水を噴射するノズル72とSCR筒体73を配置する構成としている。DPF46bについては、設けてもよいし設けなくてもよい。
When the SCR is illustrated in the schematic diagram of FIG. 5, first, the oxidation catalyst (DOC) 46 a and the
また、図8に制御ブロック図を示している。
ECU100の入力側にNOxセンサ76、尿素水タンク80のレベルセンサ78が接続しており、出力側には操作席の液晶モニタ79、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。
FIG. 8 shows a control block diagram.
The
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。 Basically, the configuration is such that the engine is forcibly stopped when there is no urea water, so it is impossible to travel. However, when the urea water falls below a predetermined threshold, the urea water that is used to suppress the fuel injection amount is used. As a result, the working time and the traveling time become longer.
図9は尿素水の残量制御のフローチャート図を示している。尿素水タンク80にはレベルセンサ78が設けられているが、レベルセンサ78に不具合が生じると急に尿素水残量がゼロとなり、エンジン停止の制御が織り込まれている場合などには急にエンジンが停止してしまい、作業の継続ができないことがある。もちろん、いつでも尿素水が補給できる状況にあれば問題ないが、広い圃場の中では困難のことが多い。
FIG. 9 shows a flowchart of the remaining amount control of urea water. The
そこで、過去の尿素水の噴射圧と噴射時間から噴射量を積算し、常時尿素水の残量を確認する。そして、尿素水が無くなる前に早期の補充を促す構成とする。尿素水の噴射圧は尿素水噴射圧力センサ85で検出し、尿素水の噴射時間はECU100内のタイマー86で検出する。このように、尿素水の噴射圧と噴射時間から噴射量を算出して、規定量以下になると現在の尿素水残量の量をBとする。この警告は、液晶モニタ79などで行う構成とする。これにより、尿素水が空になる前に補充できるので、効率良く作業走行ができる。
Therefore, the injection amount is integrated from the past injection pressure of the urea water and the injection time, and the remaining amount of the urea water is always confirmed. And it is set as the structure which promotes early replenishment before urea water runs out. The urea water injection pressure is detected by the urea water
また、仮に補充を行わないと尿素水残量ゼロになるが、この時は通常であればエンジン停止となる。しかし、作業ができなくなるので、作業終了ボタン87を設けておき、この作業終了ボタン87を入りにすることで、エンジン停止を実施する構成とする。この作業終了ボタン87を入りにしてエンジン停止を行った場合は、次のエンジン始動は規定量まで尿素水を補充しないとエンジン始動ができない構成とする。これにより、尿素水残量ゼロのままで再び作業を再開することを防止できる。
Further, if the replenishment is not performed, the remaining amount of urea water becomes zero, but at this time, the engine is stopped if it is normal. However, since the work cannot be performed, a
前述のようにして算出した過去の1日分の尿素水の消費量予測値をAとする。また、現在の尿素水残量の量をBとする。過去の1日分については、直近の数日間における平均値を算出する構成とするが、余裕をみて直近の数日間における最大値としてもよい。そして、
尿素水の消費量予測値A>現在の尿素水残量B
になると、液晶モニタ79などで補給を促す構成とする。この一連の流れを図10のフローチャート図に示している。これにより、作業の途中で尿素水が無くなってしまうのを未然に防止できる。
A predicted consumption amount of urea water for the past day calculated as described above is A. Also, let B be the current amount of remaining urea water. For the past one day, the average value in the most recent days is calculated. However, the maximum value in the most recent days may be used for a margin. And
Predicted amount of urea water consumption A> Current remaining amount of urea water B
Then, the liquid crystal monitor 79 or the like is used for prompting replenishment. This series of flows is shown in the flowchart of FIG. Thereby, it can prevent beforehand that urea water is lost in the middle of work.
図11は地図を示している。そして、尿素SCRシステムを搭載した農業機械の位置を符号88で示している。一方、作業者の位置を符号89で示している。作業者89は携帯端末90を所持している。携帯端末90は、当該携帯端末90の画面上で操作指示を行うことによって、農業機械(トラクタ、コンバイン、田植機等)88を作動させることができるものである。この携帯端末90は、例えば、タブレットPCや電話機能を有するスマートフォン等であって無線通信機能を備えおり、無線通信機能によって農業機械88に搭載した無線通信機器91と無線通信を行うことができる。
FIG. 11 shows a map. The position of the agricultural machine equipped with the urea SCR system is indicated by reference numeral 88. On the other hand, the position of the operator is indicated by reference numeral 89. The worker 89 has a
また、農業機械88の位置情報(GPS受信器300により把握))は、エンジンを停止した時点で自動的に携帯端末90に送信される。もちろん、他の作業者が使用することもあるので、定期的(所定時間毎)に送信する構成としている。このように、定期的に農業機械88の位置情報を作業者89の携帯端末90に送信することで、盗難防止にもなる。
The position information of the agricultural machine 88 (ascertained by the GPS receiver 300) is automatically transmitted to the
前記携帯端末90は、現在時刻から所定時間前(24時間前)までの気象データ(気温等)を自動で収集する機能を備えている。そして、この携帯端末90を所持した作業者89が、農業機械88に対して一定以内の距離Rに近づくと、携帯端末90から農業機械88に対して、作業者89が近づいたことを自動送信する構成とする。このとき、前記気象データ、特に過去24時間の平均気温が所定温度よりも低い場合は、農業機械88に搭載しているSCR用の尿素水が凍結している恐れがある。
The
そこで、携帯端末90から自動的に尿素水をヒーティングする信号を送信する構成とする。このヒーティングのフローチャートを図12に示している。また、ヒーティングの構成は、後述する図13に示している。これにより、気温が低い時期のエンジン始動、暖機、作業開始をスムーズに行うことができる。
Therefore, the
図13には尿素水タンク80の配置構成と尿素水タンク80内の尿素水を温める構成を示している。エンジンEのオイルパン92の一部に凹部92aを構成し、この凹部92aに尿素水タンク80を配置する構成とする。
FIG. 13 shows an arrangement configuration of the
また、尿素水タンク80の周囲(下部)に電熱線94を配策し、ECU100からバッテリー93に制御信号を送信して、電熱線94に電流が流して暖めたり電流を切りにしたりする制御を行う構成とする。図11と図12の説明したように、作業者89の携帯端末90から自動的(手動でもよい)に尿素水をヒーティングする信号を前記ECU100が受信すると、前記電熱線に電流を流して電熱線94を暖める構成とする。
In addition, the
また、尿素水タンク80自体を、エンジンEのオイルパン92に近くに設けることで、尿素水の凍結を早期に融解できる。
また、尿素水タンク80自体を、エンジンEのオイルパン92に近くに設けてもよいし、エンジンEから離れた場所に設けてもよいが、尿素水タンク80を二重構成として空間部80aを形成し、この空間部80aにエンジンオイルを流すように構成してもよい。
Further, the
Further, the
具体的には、オイルパン92内(オイル内)と前記尿素水タンク80の空間部80a間に第1配管96を構成し、この配管96の途中にポンプ95を設ける。さらに、空間部80aとオイルパン92の上方(オイル面の上方)の間に第2配管97を設ける構成とする。
Specifically, a
前記ポンプ95は、尿素水温度、浄化率等から尿素水が凍結していると判断される場合に駆動させる。ポンプ95が駆動すると、オイルは第1配管96、ポンプ95、尿素水タンク80の空間部80a及び第2配管97を通過してオイルパン92の上方(オイル面の上方)に戻る。
The
これにより、エンジンが始動して比較的温度が上昇したオイルが、尿素水タンク80の空間部80aを通過するので、尿素水の温度も次第に上昇するようになる。
前述のように構成したことで、エンジンEの近傍に尿素水タンク80を配置したことで、尿素水タンク80から尿素水噴射ノズル72までの配管98を短くできる。
As a result, the oil whose temperature has risen relatively after the engine is started passes through the
With the configuration as described above, the
図14は尿素水タンク80のレイアウト等を示している。
先ず、メータパネル99内に尿素水タンク80を配置させる構成とする。この尿素水タンク80は小さい容積なので、補助タンク的な役割とする。そして、メータパネル99の周囲と尿素水タンク80の周囲を半透明又は透明の部材(アクリル等)で覆う構成とする。これにより、尿素水タンク80内の尿素水の状態(凍結等)を把握できる。また、ハンドル102の操舵軸101は尿素水タンク80内を通過させる構成とし、さらに尿素水タンク80内の操舵軸101に羽根101aを設ける構成とする。これにより、尿素水を攪拌できる。
FIG. 14 shows the layout of the
First, the
また、ハンドルポスト103内に尿素水タンク80を設けてもよい。この場合、作業者の足元のエアコン噴出口104に近くに設けることで、尿素水が凍結しても速やかに溶解できる。
A
また、シート17のアームレスト17aの下方に尿素水タンク80を設けてもよい。キャビン14内に配置されている尿素水タンクは、凍結しにくいという特徴がある。
Further, a
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.
E ディーゼルエンジン
R 所定距離
76 NOxセンサ
78 尿素水タンクのレベルセンサ
80 尿素水タンク
90 携帯端末
91 無線通信機器
100 ECU
300 機体のGPS受信器
301 携帯端末のGPS受信器
E diesel engine R predetermined
300
Claims (3)
前記無線通信機器(91)とGPS受信器(301)を有する携帯端末(90)との間で通信可能に構成し、トラクタのエンジン(E)を停止するとトラクタの位置情報が前記携帯端末(90)に送信され、作業者が携帯端末(90)を所持して機体から離れ、再び携帯端末(90)を所持した作業者が機体に近づくと、前記尿素水タンク(80)内の尿素水温度を上昇させるように構成したことを特徴とするトラクタ。 In a tractor equipped with a diesel engine (E) and a urea selective catalytic reduction (SCR) system, a urea water tank (80) for storing urea water and a level sensor (78) for detecting the amount of urea water in the urea water tank (80) ), A NOx sensor (76) that detects the amount of NOx in the exhaust gas, a GPS receiver (300), a wireless communication device (91) that can communicate with the outside of the aircraft, and an ECU (100) that performs control,
The wireless communication device (91) and a portable terminal (90) having a GPS receiver (301) are configured to be communicable. When the tractor engine (E) is stopped, the position information of the tractor is obtained from the portable terminal (90). ), When the worker is away from the aircraft holding the portable terminal (90), and the worker holding the portable terminal (90) again approaches the aircraft, the urea water temperature in the urea water tank (80) A tractor characterized by being configured to raise the lift.
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