JP2017048705A - トラクタ - Google Patents

Abstract

【課題】尿素水噴射の経路内に残っている尿素水を完全に排出することを課題とする。【解決手段】ディーゼルエンジン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、尿素選択触媒還元の上流側の排気管９０に切替バルブ９３を設け、該切替バルブ９３と尿素水タンク８０との間を配管９４で接続して該配管９４にポンプ９１を設け、前記切替バルブ９３とコンプレッサ９２との間を配管９５で接続し、前記切替バルブ９３に尿素水噴射ノズル９６を取り付ける構成とし、エンジンが停止すると、前記配管９４からの尿素水は前記切替バルブ９３で遮断されると共に、前記配管９５からの圧縮空気は前記配管９５と前記切替バルブ９３を通って尿素水タンク８０方向に流れるように構成したことを特徴とする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（ＳＣＲ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、排気ガスを浄化する技術が開示されている。そして、エンジンキーオフ後に噴射ノズルから適宜回数の噴射を実施してから経路内の尿素水をポンプにより尿素水タンクに戻す構成の技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１３−１７０５６９号公報

前述のような技術では、経路内の尿素水をポンプにより尿素水タンクに戻すため、経路内の尿素水が完全に排出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トラクタ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、尿素選択触媒還元（ＳＣＲ）の上流側の排気管（９０）に切替バルブ（９３）を設け、該切替バルブ（９３）と尿素水タンク（８０）との間を配管（９４）で接続して該配管（９４）にポンプ（９１）を設け、前記切替バルブ（９３）とコンプレッサ（９２）との間を配管（９５）で接続し、前記切替バルブ（９３）に尿素水噴射ノズル（９６）を取り付ける構成とし、エンジンが停止すると、前記配管（９４）からの尿素水は前記切替バルブ（９３）で遮断されると共に、前記配管（９５）からの圧縮空気は前記配管（９５）と前記切替バルブ（９３）を通って尿素水タンク（８０）方向に流れ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、前記配管（９４）に尿素水の有無を検出する尿素水検出センサ（９４ａ）を設け、該尿素水検出センサ（９４ａ）が尿素水を検出しなくなると、前記コンプレッサ（９２）の駆動を停止する構成と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。

請求項３記載の発明では、前記エンジンが運転中においては、前記配管（９５）からの圧縮空気は前記切替バルブ（９３）から前記尿素水噴射ノズル（９６）へ送られる構成とし、圧縮空気の量は前記切替バルブ（９３）の比例制御弁で調整する構成と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。

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、請求項１の効果において、圧縮空気で尿素水の経路内の尿素水を吹き飛ばして尿素水タンク（８０）に戻すので、エンジン停止時には尿素水の配管内に尿素水が残らない。このため、尿素水の結晶化を未然に防止でき、ＳＣＲの性能劣化を防止できる。
請求項２記載の発明においては、尿素水検出センサ（９４ａ）が尿素水を検出しなくなると、コンプレッサ（９２）の駆動を停止する構成としたので、余分なエネルギの使用を抑制できる。
また、請求項３記載の発明においては、請求項１の効果において、霧の大きさなど噴霧の状態を変えることができる。

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 ＳＣＲ系統の模式図 ＳＣＲ系統の模式図 尿素水噴射ズレの時系列変化 フローチャート図

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。

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。

エンジンの運転状態から燃料消費量と尿素水消費量を算出し、燃料残量と尿素水残量とから残りの作業可能時間を算出して作業者に知らせる構成とする。また、作業者の運転パターン（アクセルワーク等）により尿素水消費に係数を付加し、残りの作業可能時間を算出する構成とする。これにより、効率の良い作業運転が可能となる。

図９は尿素水が通る配管内において、尿素水が結晶化するのを防止する技術である。

ＳＣＲ７３ａの上流側であって排気管９０には切替バルブ９３が取り付けられており、この切替バルブ９３に尿素水を噴射する噴射ノズル９６が取り付けられている。前記切替バルブ９３と尿素水タンク８０との間を配管９４で接続し、この配管の途中にポンプ９１を設けている。また、前記切替バルブ９３とコンプレッサ９２との間を配管９５で接続している。
排気管９０内に尿素水を噴射するときには、前記ポンプを駆動して尿素水タンク８０内の尿素水を吸引して切替バルブ９３に送り、さらに前記コンプレッサ９２を駆動して圧縮空気を切替バルブ９３に送り、切替バルブ９３内のバルブを切り替えることで、圧縮空気と共に尿素水を排気管９０内に噴射する。エンジンを停止すると尿素水は前記配管９４内に残留するが、長期間エンジンを始動しない状態が続くと、配管９４内の尿素水が結晶化してしまい機能低下が発生する。
そこで、エンジン停止時においては、前記ポンプ９１の停止とともに切替バルブ９３を切り替える構成とする。即ち、コンプレッサ９２からの圧縮空気が配管９４内方向に流れるようにする。これにより、配管９４内に残留している尿素水は、尿素水タンク８０内に逆流するので、配管９４内においては尿素水が残留しなくなる。圧縮空気で尿素水の経路内の尿素水を吹き飛ばして尿素水タンク８０に戻すので、エンジン停止時には尿素水の配管内に尿素水が残らない。このため、尿素水の結晶化を未然に防止でき、ＳＣＲの性能劣化を防止できる。
配管９４に尿素水の有無を検出する尿素水検出センサ９４ａを設け、該尿素水検出センサ９４ａが尿素水を検出しなくなると、コンプレッサ９２の駆動を停止する構成とする。これにより、尿素水検出センサ９４ａが尿素水を検出しなくなると、コンプレッサ９２の駆動を停止する構成としたので、余分なエネルギの使用を抑制できる。
エンジンが運転中においては、配管９５からの圧縮空気は切替バルブ９３から尿素水噴射ノズル９６へ送られる構成とし、圧縮空気の量は前記切替バルブ９３の比例制御弁で調整する構成とする。これにより、霧の大きさなど噴霧の状態を変えることができる。
図１０も配管内に残留した尿素水の結晶化防止の技術である。ＳＣＲ７３ａの上流側の排気管９０に尿素水噴射ノズル９９を取り付け、この噴射ノズル９９と尿素水タンク８０との間を配管３０１で接続する。配管３０１にはポンプ９１を設けている。エンジンＥの吸気側の配管３０４には負圧取り出しバルブ３０３を設けており、この負圧取り出しバルブ３０３の上流側には吸気バルブ９７を設けている。また、ＥＣＵ１００の入力側にはエンジンキースイッチ９８が接続しており、ＥＣＵ１００の出力側には、前記尿素水噴射ノズル（電磁式）９９、エンジンＥ（燃料噴射制御関係）、負圧取り出しバルブ３０３、吸気バルブ９７が接続している。

前記エンジンキースイッチ９８を操作してエンジン停止をＥＣＵ１００が認識すると、前記一定時間吸気バルブ９７を閉じて、尿素水噴射ノズル（電磁式）９９を開く構成とする。これにより、配管３０４内は負圧となり、さらに尿素水噴射ノズル（電磁式）９９を開いているので、配管３０１内の尿素水は尿素水タンク８０内に逆流して戻る。これにより、配管３０１内で尿素水が結晶化することを防止でき、尿素水噴射量の機能低下を防止できる。

図１０の構成において、前記バルブ３０３を排気管９０に接続すると、バルブ３０３は高圧取り出しバルブとなる。そして、高圧取り出しバルブ３０３と尿素水タンク８０とを配管で接続し、この配管に圧力調整バルブを設けることで、尿素水タンク８０内の圧力を一定の維持できる。これにより、尿素水噴射ノズル９９には噴射に必要な一定の圧力が作用するので、ポンプが不要となる。
また、ＥＣＵ１００で噴射指示された尿素水の１日の積算量をＰとし、尿素タンク８０内のレベルセンサ７８により１日で消費された尿素水の量をＱとし、その差の量Ｒを算出する。そして、前記差の量Ｒの運転時間に対する変化を記録し、変化に異常が発生すると、「ノズル異常」として警報を出す。図１１に図を示している。前記差の量Ｒの値が大きくなるほど尿素水噴射ノズルや配管に異常が発生していると考えられるので、前記差の量Ｒが所定値を超えると放置することで、故障などを未然に防ぐことができる。

前記尿素水タンク８０内に貯留されている尿素水は、長期間放置しておくと性能が劣化してしまうので、交換する必要がある。特に温度に左右される。このため、尿素水タンク８０周辺の雰囲気温度を監視（エンジン停止していても、１日１回はバッテリから通電してセンサで測定して記録する）し、さらに、１日１回の測定時にはタイマーを自動起動させて、時間も記憶する構成とする。そして、規定時間を超えて保管されている尿素水や、所定値以上の高温と低温にさらされている時間が所定時間以上となった尿素水や、所定値以上の高温と低温にさらされている時間が所定時間未満であっても、高温と低温にさらされる回数が所定回数以上になると、通信機能を自動的に起動して、所有者の携帯電話やパソコンに通信して、尿素水の交換を促す情報を配信する。

これにより、長期間放置した後の尿素水の交換を段取りよく行うことができ、効率の良い作業を行うことができる。

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
８０ 尿素水タンク
９０ 排気管
９１ ポンプ
９２ コンプレッサ
９３ 切替バルブ
９４ 配管
９４ａ 尿素水検出センサ
９５ 配管
９６ 尿素水噴射バルブ

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、尿素選択触媒還元（ＳＣＲ）の上流側の排気管（９０）に切替バルブ（９３）を設け、該切替バルブ（９３）と尿素水タンク（８０）との間を配管（９４）で接続して該配管（９４）にポンプ（９１）を設け、前記切替バルブ（９３）とコンプレッサ（９２）との間を配管（９５）で接続し、前記切替バルブ（９３）に尿素水噴射ノズル（９６）を取り付ける構成とし、エンジンが停止すると、前記配管（９４）からの尿素水は前記切替バルブ（９３）で遮断されると共に、前記配管（９５）からの圧縮空気は前記配管（９５）と前記切替バルブ（９３）を通って尿素水タンク（８０）方向に流れるように構成したことを特徴とするトラクタ。
2. 前記配管（９４）に尿素水の有無を検出する尿素水検出センサ（９４ａ）を設け、該尿素水検出センサ（９４ａ）が尿素水を検出しなくなると、前記コンプレッサ（９２）の駆動を停止する構成としたことを特徴とする請求項１に記載のトラクタ。
3. 前記エンジンが運転中においては、前記配管（９５）からの圧縮空気は前記切替バルブ（９３）から前記尿素水噴射ノズル（９６）へ送られる構成とし、圧縮空気の量は前記切替バルブ（９３）の比例制御弁で調整する構成としたことを特徴とする請求項１に記載のトラクタ。

Images