JP2019100244A - 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NOx低減を効率良く行うとともに、EGR回路のEGRバルブが固着するのを防止する構成を備え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 having a configuration for efficiently reducing NOx and preventing the EGR valve of an EGR circuit from sticking.
排気マニホールド下流側の排気管と吸気マニホールド上流側の吸気管を接続した高圧側EGR回路を備えたエンジンの技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。 There is disclosed a technology of an engine provided with a high pressure side EGR circuit in which an exhaust pipe on the downstream side of an exhaust manifold and an intake pipe on the upstream side of an intake manifold are connected (for example, see Patent Document 1).
前述のような技術では、EGR回路が1系統しか構成されていないので、NOxの低減効率が低いという問題がある。また、排気ガス中の未燃燃料が多くなると、エンジン停止後にEGRバルブが固着する問題がある。
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。
The above-described technology has a problem that the NOx reduction efficiency is low because only one EGR circuit is configured. In addition, when the amount of unburned fuel in the exhaust gas increases, there is a problem that the EGR valve is stuck after the engine is stopped.
An object of the present invention is to provide a tractor equipped with a diesel engine which eliminates 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。 The above object of the present invention is achieved by the following constitution.
すなわち、請求項1記載の発明では、排気ガスの一部を吸気側へ還元するEGR回路を有するディーゼルエンジン(E)を搭載したトラクタにおいて、前記EGR回路を排気ガスの圧力が低い低圧側EGR回路(44)と排気ガスの圧力が高い高圧側EGR回路(74)で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、後処理装置(46)下流側の排気管(55)と過給機(TB)上流側の吸入管(56)との間を接続して低圧側EGR回路(44)を構成し、排気マニホールド(42)下流側の排気管(75)と吸気マニホールド(38)上流側の吸気管(76)を接続して高圧側EGR回路(74)を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。
That is, in the invention according to claim 1, in a tractor mounted with a diesel engine (E) having an EGR circuit for reducing a part of exhaust gas to the intake side, the EGR circuit is a low pressure side EGR circuit having low exhaust gas pressure. According to another aspect of the present invention, there is provided a tractor characterized by comprising the high pressure side EGR circuit (74) in which the pressure of the exhaust gas and the exhaust gas are high.
In the invention according to
請求項3記載の発明では、排気ガス中の未燃燃料を検出する未燃燃料センサ(78)を設け、未燃燃料の検出値が所定値以上になると前記高圧側EGR回路(74)の高圧EGRバルブ(74a)を全閉状態にする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 the invention according to claim 3, an unburned fuel sensor (78) for detecting unburned fuel in exhaust gas is provided, and the high pressure of the high pressure side EGR circuit (74) is detected when the detected value of unburned fuel becomes equal to or greater than a predetermined value. 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記載の発明においては、NOxの低減効果が増大する。
請求項3記載の発明においては、エンジン停止後に高圧EGRバルブが固着するのを防止できる。
Since the present invention is configured as described above, in the inventions according to
According to the third aspect of the present invention, it is possible to prevent the high pressure EGR valve from sticking after the engine is stopped.
本発明を実施するための最良の形態を説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described.
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。
FIG. 1 is an entire 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. Then, the pressure accumulation type fuel injection device pressurizes the common rail 1 for accumulating high pressure fuel corresponding to the injection pressure, the
As described above, the common rail 1 injects the fuel to the
The fuel in the fuel tank 3 is sucked into the high pressure pump 4 driven by the engine E through the
The high pressure fuel in the common rail 1 is supplied to the
The high pressure pump 4 is provided with a
Specifically, the target common rail pressure is set according to engine operating conditions, and the common rail pressure is feedback controlled via the
As shown in FIG. 2, the ECU 100 of the diesel engine E having the common rail 1 in a working vehicle (agriculture work machine) has three types of traveling mode A, normal operation mode B and heavy operation mode C in relation to the rotational speed and output torque. The configuration has a control mode.
The traveling mode A is the droop control in which the output also varies with the variation of the engine speed. It is used when traveling without traveling in farming. For example, when the traveling speed is reduced or stopped by applying a brake, the engine rotational speed decreases with an increase in the traveling load, so that the traveling speed can be safely reduced or stopped.
The normal operation mode B is isochronous control in which the engine speed is constant even if the load changes and the output is changed according to the load. It is used when performing normal agricultural work. For example, in the case of a tractor, it is when the cultivated land is hard during the tilling operation and resistance is applied to the tilling blade, and if it is a combine, the output fluctuates and the rotational speed is maintained even when the load of the harvest increases during the harvesting operation. It is time.
The heavy operation mode C is the same as the normal operation mode B. In addition to isochronous control that changes the output according to the load at constant engine speed even if the load fluctuates, the engine speed is increased when the load limit is reached. It is the control which added heavy load control which raises. In particular, it is used when performing farming work near the load limit. For example, when carrying out a tillage operation with a tractor, especially when hard tillage is encountered, the engine output increases beyond the normal limit, so work is not interrupted and efficient work is possible. .
In these operation modes A, B and C, operation of the operation mode changeover switch capable of switching each operation mode A, B and C, or shift operation of the traveling shift lever of an agricultural work vehicle (tractor, combine, rice transplanter, etc.) Alternatively, it is configured to be switched by the on / off operation or the like of a working clutch (in the case of a tractor, it is a rotary, and in the case of a combine, it is a reaper or a threshing part).
In the diesel engine E, by performing pilot injection in which a small amount of fuel is injected in a pulsed manner prior to the main injection, the ignition delay can be shortened, knock noise specific to the diesel engine E can be reduced, and noise can be reduced. Configuration.
Although this pilot injection was performed once or twice before the main injection, by using the pressure accumulation type fuel injection device of the common rail 1, the pilot injection according to the condition of the engine E It is possible to reduce the generation of white smoke or black smoke due to noise reduction and incomplete combustion. In addition, by performing pilot injection in which a small amount of fuel is injected in a pulsed manner prior to the main injection, the amount of nitrogen oxides in the exhaust gas can be 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 with a common rail 1 as described above, and FIG. 4 shows a plan view thereof. The plan view shows a state in which 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 is provided with
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。
A
In addition, 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。
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。
FIG. 5 is a schematic view of intake and exhaust into the
The exhaust gas burned in the
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。
This 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。
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。
Exhaust gas after passing through the exhaust turbine 45 passes through the
The oxidation catalyst (DOC) burns the incombustible material chamber, and the diesel particulate filter (DPF) is for collecting 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。
In the DPF 46b, when the exhaust gas temperature is low (low load) for a long time, PM may be accumulated, and the performance may be reduced. Therefore, a throttling
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。
As a 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 DPF regeneration operation, a
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。
In addition, if the state in which the DPF regeneration operation is started continues for a long time, the overheat state occurs, and the DPF 46b is damaged. 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。 The configuration as described above eliminates the need for the intake throttle. That is, since the intake side pressure is high in an engine with a supercharger, an exhaust throttle valve or intake throttle is required to secure the amount of EGR gas, and control interlocking 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。
In addition, since the exhaust gas downstream of the DPF 46b is taken out, it is possible to prevent the performance deterioration due to the contamination of the turbocharger TB. Then, since the 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。
In addition, when the engine rotation shifts to low idle during 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 forcedly regenerated by throttling 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 purpose, 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 raise the engine speed to the medium speed range, the engine speed may be once raised to the maximum speed and then decelerated to the medium speed range, whereby the exhaust gas flows once at the maximum speed, so preheating is possible. Thus, the DPF 46b can be prevented 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. The post injection is restarted at As a result, a rapid rise in the exhaust gas temperature can be suppressed, and 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。
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。
When the differential pressure before and after the DPF 46b becomes equal to or higher than a predetermined value, the driver selects the regeneration mode of the DPF 46b with the selection switch 67 after work to automatically regenerate the DPF 46b and automatically stop the engine after regeneration of the DPF 46b. Configure to The differential pressure before and after the DPF 46 b is monitored by the
Then, even if the engine key is in the off position, by selecting the regeneration mode, the engine keeps its rotation in the idling state, and regeneration of the DPF 46b is performed. When the differential pressure before and after the DPF 46b becomes equal to or less than 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。
As a result, the regeneration of the DPF 46b and the engine stop can be performed automatically even after the work is completed, so that the driver can perform other work away from the machine.
When the DPF 46b is regenerated, as shown in FIG. 5, the air on the intake side 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。
Also, 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 downstream of the DPF 46b. In the case where the post injection is performed to regenerate the DPF 46b, if the fuel injection amount is too large, the fuel efficiency will deteriorate. If the fuel injection amount is too small, the temperature will not rise and the regeneration will not be possible. Therefore, the value of the air-fuel ratio sensor 63 is fed back 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 the DPF 46b is regenerated as described above, in the case of a plurality of cylinders, combustion of some of the cylinders may be stopped. As described above, by stopping the combustion of some of the cylinders, the engine friction may be the same or the load per cylinder may be increased to raise the exhaust temperature.
前記EGRバルブ43においては、煤、HCが付着するとともに結露などの水分と一体化して粘性状の液体となる。このような状態ではEGRバルブ43は作動するが、エンジンを停止させてエンジンが冷えると前記粘性状の液体が固着してしまい、エンジンを再始動させるとEGRバルブ43が動かなくなることがある。このような問題を解決するためにEGRバルブ43にクリーニング機能を設けている。即ち、エンジン停止後のアフターラン中にEGRバルブ43を強制作動させて粘性状の液体を除去することで、エンジンが冷えてもEGRバルブ43は固着しなくなる。 In the EGR valve 43, soot and HC adhere and are integrated with moisture such as condensation to form a viscous liquid. In such a state, the EGR valve 43 operates, but when the engine is stopped and the engine cools, the viscous liquid may stick, and when the engine is restarted, the EGR valve 43 may not move. In order to solve such a problem, the EGR valve 43 is provided with a cleaning function. That is, by forcibly operating the EGR valve 43 to remove the viscous liquid during afterrun after the engine is stopped, the EGR valve 43 does not stick even if the engine is cooled.
前記EGR回路44(低圧側EGR回路)に対して高圧側EGR回路74を設ける構成とする。即ち、EGR回路を2系統設ける構成としている。高圧側EGR回路74は、排気マニホールド42下流側の排気管75と吸気マニホールド38上流側の吸気管76を接続する構成とし、高圧側EGR回路74には高圧EGRバルブ74aを設けている。そして、トラクタのPTO軸77(図3参照)の回転と耕深深さ(エンジン負荷率)によって、前記低圧側EGR回路44と高圧側EGR回路74の比率を高めることで、2系統のEGR回路にてNOxの低減を行なうことにより、効率の良いNOx低減が可能となる。PTO軸77の回転は1速から5速まであり、耕深深さは浅いから深いまで1〜5の5段階ある。この組み合わせにより作業を行うが、圃場の状況(乾田や湿田)によりエンジンに作用する負荷が決まる。エンジンの負荷率検出は、ECU100内のエンジン性能曲線とエンジン回転数、現在の燃料噴射量から算出する。
しかしながら、エンジン負荷率よりもNOxセンサ77によりNOxの測定値を検出し、この検出値に基づいて前記2系統のEGR率を制御する方が精度は向上する。
また、未燃燃料を検出する未燃燃料センサ78により未燃燃料が多くなると、前記高圧側EGR回路74の高圧EGRバルブ74aを全閉とし、高圧側EGR回路74を使用せず、低圧側EGR回路44のみでEGR還元を行なう構成とする。これにより、高圧EGRバルブ74aの固着を防止できる。図7に示すように、EGR選択スイッチ79を設け、事前に低圧側EGR回路44又は高圧側EGR回路74を選択できるように構成してもよい。
前述したDPF46bにおいて、図8に示すように、強制再生領域Sの手前にスート燃焼促進制御領域S1を設定する構成とする。S0は通常運転領域である。スート燃焼促進制御領域S1においては、EGR率を下げてNOx量を多くし、スートを触媒で燃焼しやすくする構成とする。スートが所定量減少(DPF前後の圧力センサ値の差が所定値以下)すると、EGR開度を元に戻す構成とする。又は所定時間後(例えば、30分後)に元に戻す構成とする。これにより、作業を中断して強制再生する状況を少なくすることができる。
図9は強制再生領域S2の手前に、排気温度上昇領域S3を設定する構成とする。排気温度上昇領域S3の具体構成としては、コモンレール圧の増加、燃料噴射時期を遅らせることである。排気温度が上昇すると、スートの燃焼が促進される。スートが所定量減少(DPF前後の圧力センサ値の差が所定値以下)すると、コモンレール圧、燃料噴射時期を元に戻す構成とする。又は所定時間後(例えば、60分後)に元に戻す構成とする。これにより、作業を中断して強制再生する状況を少なくすることができる。また、燃費の悪化を防止できる。
A high pressure side EGR circuit 74 is provided to the EGR circuit 44 (low pressure side EGR circuit). That is, two EGR circuits are provided. The high pressure side EGR circuit 74 is configured to connect the exhaust pipe 75 on the downstream side of the
However, the measured value of NOx is detected by the
When the unburned fuel sensor 78 for detecting unburned fuel increases the amount of unburned fuel, the high pressure EGR valve 74a of the high pressure side EGR circuit 74 is fully closed, and the high pressure side EGR circuit 74 is not used. The EGR reduction is performed only by the
In the DPF 46b described above, as shown in FIG. 8, the soot combustion promotion control area S1 is set in front of the forced regeneration area S. S0 is a normal operation area. In the soot combustion promotion control area S1, the EGR rate is lowered to increase the amount of NOx, and the soot is easily burned by the catalyst. When the soot decreases by a predetermined amount (the difference between the pressure sensor values before and after DPF is equal to or less than a predetermined value), the EGR opening degree is returned to the original value. Alternatively, it is configured to be restored after a predetermined time (for example, after 30 minutes). This makes it possible to interrupt the work and reduce the situation of forced regeneration.
In FIG. 9, the exhaust temperature rise region S3 is set in front of the forced regeneration region S2. The specific configuration of the exhaust temperature rise region S3 is to increase the common rail pressure and to delay the fuel injection timing. When the exhaust temperature rises, the combustion of the soot is promoted. When the soot decreases by a predetermined amount (the difference between the pressure sensor values before and after DPF is equal to or less than a predetermined value), the common rail pressure and the fuel injection timing are returned to the original state. Alternatively, it is configured to be restored after a predetermined time (for example, after 60 minutes). This makes it possible to interrupt the work and reduce the situation of forced regeneration. In addition, deterioration of fuel consumption can be prevented.
図10はDPF46b前後の差圧によるスート確認方法である。無負荷時の差圧を監視し、燃料噴射量、冷却水温、排気温度(DPF温度)が所定の条件にある時に、現在のスート量に対するDPFの差圧値が、想定よりも離れているとき、強制再生(手動再生)を行なう構成とする。これにより、DPF46b内のスートの詰まり量が大きくなることを防止できる。 FIG. 10 shows a soot confirmation method based on the differential pressure before and after the DPF 46b. The differential pressure at no load is monitored, and when the fuel injection amount, the cooling water temperature, and the exhaust temperature (DPF temperature) are under predetermined conditions, the differential pressure value of the DPF with respect to the current soot amount is more than expected. , Forced regeneration (manual regeneration) is performed. This can prevent an increase in the amount of clogged soot in the DPF 46b.
図11はDPFの手動再生方法を複数設ける構成を示している。作業者の作業状況に応じて、任意のモードを選択できる構成とし、各モードはポスト噴射量、タイミング、再生終了判断の違いにより区別を行なう。 FIG. 11 shows a configuration in which a plurality of DPF manual regeneration methods are provided. An arbitrary mode can be selected according to the work situation of the worker, and each mode is distinguished by the difference in post injection amount, timing, and regeneration end judgment.
時間優先モードM1は、燃料消費量よりもDPF再生時間を優先し、早急に運転再開に必要な最低限のDPF差圧になるようポスト噴射を行なう。 In the time priority mode M1, the DPF regeneration time is prioritized over the fuel consumption, and the post injection is performed so that the DPF differential pressure necessary for resuming operation can be immediately obtained.
燃費優先モードM2は、DPF再生にかかる時間よりも、ポスト噴射で消費する燃料消費量を抑制する。 The fuel consumption priority mode M2 suppresses the fuel consumption amount consumed by the post injection more than the time required for the DPF regeneration.
再生優先モードM3は、単位時間当たりのDPF再生(前後差圧)に変化が無くなり、DPF差圧が初期値になるまで再生する。 In the regeneration priority mode M3, there is no change in DPF regeneration (different pressure before and after) per unit time, and regeneration is performed until the DPF differential pressure becomes an initial value.
時間選択モードM4は、再生運転する時間を作業者が任意に選択する。(選択時間内に再生しない場合は、再び再生運転を行なう)
これにより、強制再生(手動再生)が必要な状況になっても、作業者の作業状況に応じた強制再生(手動再生)モードを選択できるので、作業者の負担を軽減できる。
In the time selection mode M4, the operator arbitrarily selects the time for regeneration operation. (If regeneration is not performed within the selected time, regeneration operation is performed again)
As a result, even when forced regeneration (manual regeneration) is required, the forced regeneration (manual regeneration) mode can be selected according to the worker's work status, so that the burden on the operator can be reduced.
前記時間優先モードM1、燃費優先モードM2、再生優先モードM3、時間選択モードM4の選択は、独立したスイッチ84a、84b、84c、84dで選択する構成とする。この各スイッチは、押し操作をしていずれかのモードを選択すると、スイッチ自体が点灯する構成としている。また、この各スイッチは、図4に示すように、メータパネル、右操作パネル、左操作パネルのいずれかに設ける構成とする。
The selection of the time priority mode M1, the fuel consumption priority mode M2, the regeneration priority mode M3, and the time selection mode M4 is configured by selecting with
また、前記時間優先モードM1、燃費優先モードM2、再生優先モードM3、時間選択モードM4の選択は、ダイヤル85のスイッチとして、ダイヤル85を回すことで選択できるように構成してもよい。この場合、選択したモード部分が点灯する構成としている。
Further, the selection of the time priority mode M1, the fuel consumption priority mode M2, the reproduction priority mode M3, and the time selection mode M4 may be configured as a switch of the
車両の走行を停止してDPF46bの強制再生(手動再生)を行なう場合、高温の排気ガスが排出されるため火災が発生する可能性がある。そこで、図12に示すように、DPF46bの下流の排気配管内に熱交換器80を設ける構成とする。エンジンEとラジエータ81間のホースから熱交換器80にエンジン冷却水配管を接続し、流路の切り替えをバルブ82で行う構成とする。車両を停止させて強制再生(手動再生)を行う際に、バルブ82を切り替えて前記熱交換器80に冷却水を循環させる。これにより、排気ガス温度が低下するので、火災の発生を防止できる。ラジエータ81の上流で熱交換器80に冷却水を取り出し、ラジエータ81の上流に戻すことで、エンジンEに高温の冷却水が入るのを防止できる。
When the vehicle is stopped to perform forced regeneration (manual regeneration) of the DPF 46b, a high temperature exhaust gas is discharged, which may cause a fire. Therefore, as shown in FIG. 12, the
図13は前述した図12の別構成を示している。DPF46b下流の排気配管と平行に熱交換器80を設ける。エンジンEからラジエータ81間のホースに熱交換機80を設ける。熱交換器80と排気配管を接続し、バルブ83にて排気ガスの流れを切り替える。車両を停止させて強制再生(手動再生)を行なう際に、バルブ83を切り替えて排気ガスを熱交換器80内に流す構成とする。
FIG. 13 shows another configuration of FIG. 12 described above. A
DPF46bを強制再生(手動再生)する場合において、外気温度が高い場合、DPF46b周辺の温度が上昇して、周辺機器に対して熱劣化を及ぼす可能性がある。そこで、DPF46bの周囲に温度センサを設置して、その温度センサの値を略一定に保持することが重要となる。そこで、ポスト噴射量を補正制御することで、DPF46b周辺の温度を均一に保持する構成とする。 In the case of forced regeneration (manual regeneration) of the DPF 46b, if the outside air temperature is high, the temperature around the DPF 46b may increase, which may cause thermal deterioration to peripheral devices. Therefore, it is important to install a temperature sensor around the DPF 46b and keep the value of the temperature sensor substantially constant. Therefore, the temperature around the DPF 46b is uniformly maintained by correcting and controlling the post injection amount.
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 general vehicles as well as agricultural machines such as tractors and combine harvesters.
E ディーゼルエンジン
44 低圧側EGR回路
46 後処理装置
55 後処理装置下流側の排気管
56 過給機上流側の吸入管
74 高圧側EGR回路
74a 高圧EGRバルブ
75 排気マニホールド下流側の排気管
76 吸気マニホールド上流側の吸気管
78 未燃燃料センサ
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