JP2016125395A - トラクタ - Google Patents

Abstract

【課題】尿素水の補給を効率良く行うことで、トラクタ作業をできるだけ中断しないようにする。【解決手段】ディーゼルエンジンＥと尿素選択触媒還元ＳＣＲシステムを搭載したトラクタにおいて、燃料を搭載する燃料タンク３と尿素水を搭載する尿素水タンク８０を設け、前記燃料タンク３内の燃料量を測定する燃料レベルセンサ３ａと燃料量を表示する燃料表示計３ｂを設け、燃料量が所定量まで少なくなると、操作席の報知手段７９に尿素水の補給を促す表示をするように構成するトラクタの構成とする。尿素水による作業可能時間Ｔ１よりも燃料による作業可能時間Ｔ２が長くなると、操作席の報知手段７９に尿素水の補給を促すように構成するトラクタの構成とする。【選択図】図８

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。

尿素選択触媒還元（ＳＣＲ）システムを搭載した車両において、尿素水残量が下限値未満になるとエンジンの始動を禁止する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１２−２０６１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、エンジンを始動しようとしてもしできないため、緊急時などにおける車両の移動ができないという問題がある。

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、燃料を搭載する燃料タンク（３）と尿素水を搭載する尿素水タンク（８０）を設け、前記燃料タンク（３）内の燃料量を測定する燃料レベルセンサ（３ａ）と燃料量を表示する燃料表示計（３ｂ）を設け、燃料量が所定量まで少なくなると、操作席の報知手段（７９）に尿素水の補給を促す表示をす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。

請求項２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、燃料を搭載する燃料タンク（３）と尿素水を搭載する尿素水タンク（８０）を設け、前記燃料タンク（３）内の燃料量を測定する燃料レベルセンサ（３ａ）と燃料量を表示する燃料表示計（３ｂ）を設け、前記尿素水タンク（８０）内の尿素水量を測定する尿素水レベルセンサ（７８）と尿素水量を表示する尿素水表示計（８０ａ）を設け、前記燃料タンク（３）内の燃料量から燃料による作業可能時間（Ｔ２）を算出可能に構成し、前記尿素水タンク（８０）内の尿素水量から尿素水による作業可能時間（Ｔ１）を算出可能に構成し、尿素水による作業可能時間（Ｔ１）よりも燃料による作業可能時間（Ｔ２）が長くなると、操作席の報知手段（７９）に尿素水の補給を促す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。

請求項３記載の発明では、燃料の給油後にメインキーを入りにして電源がオン状態になった状態で、尿素水による作業可能時間（Ｔ１）よりも燃料による作業可能時間（Ｔ２）が長い場合は、操作席の報知手段（７９）に尿素水の補給を促す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。

本発明は上述のごとく構成したので、請求項１、請求項２及び請求項３の発明においては、尿素水を事前に補給することになるので、尿素水が無くなったことで移動できなくなったりエンジンの始動ができなくなるなどの不具合を防止できる。また、燃料が存在するにもかかわらず、尿素水を補給するだけのために作業を中断することを防止できる。

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 トラクタの前部の側面図 エンジンの正面図 制御ブロック図 フローチャート図 エンジン始動時におけるタイムチャート図 エンジン始動時の外気温と尿素水噴射量との関係を示す図 尿素水タンクと給水タンクとの関係を示す図 ＥＧＲクーラと尿素水冷却を示す図 エンジンの発熱量とラジエータの放熱量の関係を示すブロッ図 時間とエンジン停止後の冷却水温との関係を示す図 車両側ＥＣＵとエンジン側ＥＣＵとの関係を示す図

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。

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。

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。

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。

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の尿素水レベルセンサ７８、尿素水タンク８０のキャップの着脱センサ８０ｂ、燃料タンク３の燃料レベルセンサ３ａ、燃料タンク３のキャップの着脱センサ３ｃが接続しており、出力側には操作席の液晶モニタ７９、操作席の燃料表示計３ｂ、操作席の尿素水表示計８０ａ、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。

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。強制的にエンジンを停止してしまうと走行不能になってしまうので、例えばアイドリング状態もしくはアイドリング近傍の回転数でのみエンジンを回転可能にして、自宅やスタンドなど尿素水に存在する場所までは走行可能にしてもよい。

また、運転者は燃料表示計３ｂの状態から燃料を補給するので、燃料表示計３ｂの表示が少なくなることを表示することで、前記液晶モニタ７９に尿素水の補給を促すように構成する。このように、燃料量が所定量まで少なくなると、操作席の液晶モニタ（報知手段）７９に尿素水の補給を促す表示をすることで、尿素水のみを補給するために作業を中断することがなくなる。

また、尿素水タンク８０内の残量から残りの作業可能時間Ｔ１を算出する。この場合、過去の所定時間内の尿素水量の使用実積をＥＣＵ１００内に記憶させておいて、このデータを元に算出する。同じように、燃料タンク３内の残量から残りの作業可能時間Ｔ２を算出する。この場合、過去の所定時間内の燃料量の使用実積をＥＣＵ１００内に記憶させておいて、このデータを元に算出する。

前記尿素水による作業可能時間Ｔ１よりも燃料による作業可能時間Ｔ２が長くなると、操作席の液晶モニタ７９に尿素水の補給を促すように構成する。

特に、燃料補給を行う際、燃料補給後においてＴ１＜Ｔ２になると、尿素水補給を促す構成とする。具体的には、警告を出警告音を鳴らしたり、液晶モニタ（報知手段）７９に警告表示を行ったり、警告音の発音と液晶モニタ７９への表示を同時に行う構成とする。そして、Ｔ１＜Ｔ２が成立することは、先に尿素水タンク８０が空になることを意味するので、このような状況は避けることが望ましい。これにより、尿素水のみを単独で補給する状況を無くすることができる。

燃料給油時にはメインキーオフ状態とすることでエンジンが停止し、さらに電源もオフ状態となっている。このような状況で燃料を補給し、再びメインキーを入りにして電源をオン状態にすることで、Ｔ１＜Ｔ２が成立すると、ＥＣＵ１００は警告音を鳴らしたり、液晶モニタ７９に警告表示を行ったり、警告音の発音と液晶モニタ７９への表示を同時に行うことで、尿素水タンク８０内への尿素水の補給を促す構成とする。これにより、先に尿素水タンク８０が空になるのを抑制できる。

前述のように構成することで、尿素水を事前に補給することになるので、尿素水が無くなったことで移動できなくなったりエンジンの始動ができなくなるなどの不具合を防止できる。また、燃料が存在するにもかかわらず、尿素水を補給するだけのために作業を中断することを防止できる。

前述のごとく、通常においては、キーオフ状態とすることでエンジンが停止し、さらに電源もオフ状態となっているが、燃料補給時に燃料キャップが外れたことを燃料タンク３のキャップの着脱センサ３ｃが検出してＥＣＵ１００が認識すると、機体の電源のみを自動的に入り状態とする。そして、燃料の補給が終了し、燃料キャップが取り付けられたことを燃料タンク３のキャップの着脱センサ３ｃが検出しても、電源入り状態を維持すると共に、このときＴ１＜Ｔ２でなければＥＣＵ１００は電源を切りにする。

燃料の補給が終了し、燃料キャップが取り付けられたことを燃料タンク３のキャップの着脱センサ３ｃが検出しても、電源入り状態を維持すると共に、このときＴ１＜Ｔ２が成立すると、ＥＣＵ１００は電源の入り状態を維持する。さらに、警告音を鳴らしたり、液晶モニタ７９に警告表示を行ったり、警告音の発音と液晶モニタ７９への表示を同時に行うことで、尿素水タンク８０内への尿素水の補給を促す構成とする。これにより、先に尿素水タンク８０が空になるのを抑制できる。上述した内容を図９のフローチャートに示している。

次に、エンジン始動時における尿素水の噴射について説明する。エンジン始動時においては、始動燃料噴射のために、ＮＯx濃度、未燃燃料濃度が上昇してしまう。そこで、エンジン始動時には強制的に尿素水の噴射を行う構成とする。しかも、外気温に応じて噴射する尿素水量を変更する構成とする。図１０にはエンジン始動時における尿素水噴射量、ＮＯx量、エンジン回転数、アクセル位置の変化の状態を示している。図１１には、エンジン始動時の外気温と尿素水噴射量の関係を示している。これにより、エンジン始動時の外気温度に対応して、ＮＯx濃度を適正に下げることができる。

図１２は尿素水タンク８０内に給水を行う構成を示している。尿素水タンク８０の上方に給水タンク９０を設け、この給水タンク９０と尿素水タンク８０を第１配管９１で接続し、第１配管９１に開閉弁９２を設ける構成とする。また、尿素水タンク８０内の尿素水の濃度を測定する濃度計９３を設けている。濃度計９３と開閉弁９２はＥＣＵ１００に接続されており、尿素水の濃度が所定値以上に濃くなると、開閉弁９２を開いて水を尿素水タンク８０内に給水する構成とする。これにより、尿素水が過飽和状態になるのを防いで尿素結晶が析出するのを防止できる。尿素水タンク８０内に水を給水する量は、濃度計９３の測定値が適正値となるようにする。

図１３は、図５で説明したＥＧＲクーラ５７の変形例を示している。通常においては、ＥＧＲクーラ５７内に冷却水配管５７ａを設け、この配管内にエンジンの冷却水を通過させることでＥＧＲ回路４４内の排気ガス温度を下げる構成としている。このような構成に加えて、ＥＧＲクーラ５７内に尿素水配管５７ｂを設けて、噴射前の尿素水を通過させる構成とする。これにより、排気ガスの熱が尿素水に伝わって尿素水の温度が上昇し、温度が上昇した尿素水が噴射ノズル７２から噴射される。前記ＥＧＲクーラ５７の代わりにオイルクーラなどの機能を有するものでもよい。これにより、噴射された尿素水と排気ガスの化学反応が適正になされてＮＯx低減効果を妨げることがない。

次に、図１４について説明する。ＥＣＵ１００内においては、燃料噴射量とエンジン回転数の情報からエンジン発熱量を算出して推定し、外気温、風速、ラジエータファンの回転数からラジエータ放熱量を算出して推定し、想定される冷却水温を予想する。一方、冷却水温のセンサ９１の実測値をＥＣＵ１００内に送信して、前記想定される冷却水温との差を算出する。この差が所定値以上になるとオーバーヒートの可能性があるので、ラジエータ清掃などの警告を出す構成とする。これにより、オーバーヒートなどの不具合を未然に防止できる。

図１５はターボタイマー付エンジンのメインキーオフ後における冷却水温の低下を示している。冷却水温度の低下傾向を外気温度などを考慮した適性値と実測値とを比較し、冷却水温の低下が少ないときには、ラジエータ清掃などの警告を出す構成とする。これにより、オーバーヒート発生前に清掃タイミングを予見することで、オーバーヒート発生によるエンジンへのダメージを未然に防止できる。

次に、エンジンの故障発生時の車両制御について説明する。

電子制御エンジンにおいて、故障診断機能を有し、搭載される車両側のＥＣＵ２００とエンジン側のＥＣＵ１００との間の通信機能を有し、エンジンに排出ガスの悪化や機能不全に至る故障が発生した場合、エンジンの制御のみでなく、車両の制御においても制限を設ける構成とする。即ち、エンジン故障時においては、車両側からエンジン制御のパターンを変更する構成としている（図１６）。

具体例としては、車速が重要となる作業形態において、車両側のＥＣＵ１００よりエンジンＥＣＵ１００に指示を出してエンジン回転数を制限する。出力が重要となる作業形態において、車両側のＥＣＵ１００よりエンジンＥＣＵ１００に指示を出してエンジン出力を制限する。トルクが重要となる作業形態において、車両側のＥＣＵ１００よりエンジンＥＣＵ１００に指示を出してエンジントルクを制限する。

従来においては、故障発生時の制御はエンジン側の制御に限定され、回転数や出力制限のみであり、作業形態によっては継続使用が可能で、故障対処に向けての対処が実施されない場合が考えられるが、このような不具合を防止できる。エンジン制御だけでなく、車両側からもその作業形態に合わせた制限をエンジン側のＥＣＵ１００との通信で行うことで、オペレータの対処行動がより期待できるようになる。

Ｅ ディーゼルエンジン
ＳＣＲ 尿素選択触媒還元
Ｔ１ 尿素水による作業可能時間
Ｔ２ 燃料による作業可能時間
３ 燃料タンク
３ａ 燃料レベルセンサ
３ｂ 燃料表示計
７８ 尿素水レベルセンサ
７９ 報知手段（液晶モニタ）
８０ 尿素水タンク
８０ａ 尿素水表示計

Claims (3)

1. 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、燃料を搭載する燃料タンク（３）と尿素水を搭載する尿素水タンク（８０）を設け、前記燃料タンク（３）内の燃料量を測定する燃料レベルセンサ（３ａ）と燃料量を表示する燃料表示計（３ｂ）を設け、燃料量が所定量まで少なくなると、操作席の報知手段（７９）に尿素水の補給を促す表示をするように構成したことを特徴とするトラクタ。
2. 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、燃料を搭載する燃料タンク（３）と尿素水を搭載する尿素水タンク（８０）を設け、前記燃料タンク（３）内の燃料量を測定する燃料レベルセンサ（３ａ）と燃料量を表示する燃料表示計（３ｂ）を設け、前記尿素水タンク（８０）内の尿素水量を測定する尿素水レベルセンサ（７８）と尿素水量を表示する尿素水表示計（８０ａ）を設け、前記燃料タンク（３）内の燃料量から燃料による作業可能時間（Ｔ２）を算出可能に構成し、前記尿素水タンク（８０）内の尿素水量から尿素水による作業可能時間（Ｔ１）を算出可能に構成し、尿素水による作業可能時間（Ｔ１）よりも燃料による作業可能時間（Ｔ２）が長くなると、操作席の報知手段（７９）に尿素水の補給を促すように構成したことを特徴とするトラクタ。
3. 燃料の給油後にメインキーを入りにして電源がオン状態になった状態で、尿素水による作業可能時間（Ｔ１）よりも燃料による作業可能時間（Ｔ２）が長い場合は、操作席の報知手段（７９）に尿素水の補給を促す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。

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