JP2022158294A - ディーゼルエンジン搭載の作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】ディーゼルエンジンを搭載した作業機において、排気ガス浄化装置のＤＰＦ再生処理制御状態をあまり気にせずに操縦が行えるようにする。【解決手段】ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置を装備した作業機において、排気ガス浄化装置の作動を表示する再生表示灯１４を設け、該再生表示灯１４は排気ガスを高温にしてＤＰＦのＰＭを焼却する再生処理時に点灯する。ＤＰＦの再生処理時にはディーゼルエンジンの作業機駆動動力が低下するが、この時に再生表示灯１４が点灯することで、作業機の操縦者に作業機の作業能力低下を知らせて作業負荷を低下させながらの作業を継続することができる。【選択図】図３

Description

この発明は、ディーゼルエンジンの排気ガスを酸化触媒コンバータ（以下、「ＤＯＣ」という）とディーゼルパキュムレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ」という）で浄化する排気浄化装置を搭載した作業機に関する。

ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、排気ガス通路に配置したＤＯＣの酸化触媒作用により排気ガス中のＮＯからＮＯ2を生成し、このＮＯ2を酸化材としてＤＰＦで捕集した排気ガス中の煤などの粒子状物質（以下、「ＰＭ」という）を焼却除去している。

ディーゼルエンジンを軽負荷で使用すると排気ガスの温度が上がり難くＤＰＦに堆積するＰＭの量が多くなって焼却が困難になる。このために、通常のＤＰＦ再生処理ではＰＭがＤＰＦに残留して次回の再生処理までのエンジン使用可能時間が短縮する。

このために、特開２０１４－２３４７４１号公報に記載の排気ガス浄化装置ではＰＭの堆積量を算出してその量が所定量に達するとエンジンを高回転にして発生する高温の排気ガスでＰＭを焼却するＤＰＦの再生処理制御状態をモニタに表示して作業機を操縦する作業者に知らせるようにしている。

特開２０１４－２３４７４１号公報

前記の排気ガス浄化装置は、再生処理の経過がモニタに表示されるために、作業者が対応し易い。しかし、再生処理の進行状態に気を配りながら作業機を操縦しなければならないので、疲労が大きい。

そこで、本発明では、ディーゼルエンジンを搭載した作業機において、排気ガス浄化装置のＤＰＦ再生処理制御状態をあまり気にせずに操縦が行えるよう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の発明は、ディーゼルエンジン７の排気ガス浄化装置を装備した作業機において、排気ガス浄化装置の作動を表示する再生表示灯１４を設け、該再生表示灯１４は排気ガスを高温にしてＤＰＦ１０のＰＭを焼却する再生処理時に点灯することを特徴とするディーゼルエンジン搭載の作業機とする。

請求項２の発明は、操縦操作部３９に排気ガス浄化装置の作動を開始する再生開始スイッチ４０と作動を中断する再生禁止スイッチ４１を設け、操縦者がＤＰＦ１０の再生動作を制御可能にしたことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン搭載の作業機とする。

請求項３の発明は、ＤＰＦ（１０）の再生完了を判定する再生判定手段を設け、再生処理が完了しない間にディーゼルエンジン（７）が停止した場合は、その再生判定手段の再生未完了の判定結果に基づき、ディーゼルエンジン（７）の再起動時に再生表示灯（１４）を点滅することを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン搭載の作業機とする。

請求項１の発明で、ディーゼルエンジン７に高負荷を加えて排気ガスを高温にするＤＰＦ１０の再生処理時にはディーゼルエンジン７の作業機駆動動力が低下するが、この時に再生表示灯１４が点灯することで、作業機の操縦者に作業機の作業能力低下を知らせて作業負荷を低下させながらの作業が継続できる。

請求項２の発明で、請求項１の効果に加えて、作業機を操縦する作業者は、作業機を強負荷で作業している際に再生表示灯１４が点灯すると再生禁止スイッチ４１をオンしてＤＰＦ１０の再生処理を一時中断して作業を継続し、軽負荷作業時に再生開始スイッチ４０をオンしてＤＰＦ１０の再生処理を行いながら作業を継続できるので、排気ガス浄化装置の作動が作業継続に影響しない。

請求項３の発明で、請求項１の効果に加えて、ＤＰＦ１０の再生中にディーゼルエンジン７を停止しても、再起動時には再生表示灯１４が点滅してＤＰＦ１０の再生処理が済んでいないことを知らせるので、ＤＰＦ１０の再生を忘れることなく実行できる。

本発明の実施形態にかかる作業機としてのコンバインの側面図である。 同コンバインの排気管の拡大平面図である。 同コンバインの自動制御のブロック図である。 同コンバインのフロントパネルの正面図である。 同コンバインのフロント操作部の一部正面図である。

以下、本発明の実施形態を、作業機としてコンバインでの実施例を参照しながら説明する。なお、左右とは機体前方に向かって左と右をいうものとする。

図１はコンバインの側面図を示し、クローラ走行装置１を装備した走行車台２の前部右側にキャビン３を搭載し、このキャビン３の後部にグレンタンク４を搭載し、該グレンタンク４の左側に脱穀装置５を搭載している。走行車台２の前側には刈取装置６を昇降可能に装着し、この刈取装置６で刈り取った穀稈をキャビン３の左側に設ける穀稈搬送装置で脱穀装置５に搬送する。

エンジン７はディーゼルエンジンで、キャビン３の下部で走行車台２に搭載し、その前部排気管８を酸化触媒コンバータ（以下、「ＤＯＣ」という）９の上部に繋ぎ、ＤＯＣ９から粒子状物質捕集フィルタ（以下、「ＤＰＦ」という）１０を通してその後下部から後方の地面に向けて後部排気管１１から排気ガスを排出する。後部排気管１１の後部には排気管冷却装置１２を装着している。図２の如く、この排気管冷却装置１２は、後部排気管１１の外周に設ける吸気口１２ａから後部排気管１１を囲んで排気口１２ｂ側に空気を誘導し、後部排気管１１の外周に螺旋状に形成した誘導フィン１１ａで空気を後部排気管１１の周囲で旋回させながら後方へ送って後部排気管１１から地面に吹き出す排気ガスを冷却する。

ＤＰＦ１０は、フィルタで捕集した排気ガス中の黒煙などの粒子状物質（ＰＭ）が所定量以上になるとポスト噴射によって燃焼させる再生処理を行うが、走行中に再生処理を行うと、一定箇所に高温の排気ガスが排出されて排藁に着火する危険性があるので、前記の排気管冷却装置１２で排気を冷却している。

そして、ＤＰＦ１０の再生処理には、作業走行しながらＤＰＦ１０を高温にしてＰＭの焼却を行う自動ＰＤＦ再生処理と、安全な場所で走行を完全に停止してエンジンの燃料噴射を調整してＰＭの焼却を行う手動ＰＤＦ再生処理と、ＤＰＦ１０をさらに高温にすると共に長時間行う強再生処理がある。

上記の自動ＤＰＦ再生処理は、エンジン７の出力低下を招き、収穫作業の効率が低下して作業時間が長引くので、収穫作業中に再生処理が行われているかどうかを作業者に報知するために、次の制御を行っている。

図３に自動制御のブロック図を示している。

本機コントローラ１５に入力するデータ信号は、刈取クラッチスイッチ１６のオン・オフ信号と、脱穀クラッチスイッチ１７のオン・オフ信号と、オーガ排出クラッチオフスイッチ１８ａのオン信号と、オーガ排出クラッチオンスイッチ１８ｂのオン信号と、再生開始スイッチ４０のオン信号と、再生禁止スイッチ４１のオン信号がデジタル信号入力処理回路１９を介してＤＰＦ制御回路２０に入力し、ＤＰＦ差圧センサ３０のＤＰＦの吸排気圧力差と刈脱モノレバーのポジションセンサ２１の信号とＤＰＦ１０の入口に設ける排気温センサ１３の温度がアナログ信号入力処理回路２２を介してＤＰＦ制御回路２０に入力し、車速検出センサ２３の信号とエンジン回転検出センサ２４の信号が回転信号入力処理回路２５を介してＤＰＦ制御回路２０と走行距離カウント回路２６に入力し、走行距離カウント回路２６からＤＰＦ制御回路２０に入力する。ＤＰＦ制御回路２０はタイマーカウント回路２７とエンジン／ＤＰＦ制御回路２８とでデータの交信を行い、再生表示灯１４に制御データによる点灯出力を行う。

図４に示すフロントパネル３１には、操縦席前にフロントパネル３１を設け、その中央にエンジン回転計３５を設け、左右には旋回方向灯３２Ｒ、３２Ｌと前照方向灯３３Ｐ、３３Ｕ、表示切換スイッチ３４、ホーンスイッチ３６を設け、エンジン回転計３５の上側に再生表示灯１４等を設ける。排気ガス浄化装置は、ＤＰＦ１０にＰＭが堆積すると自動で作動するが、再生表示灯１４は、エンジン７の昇温工程である吸気スロットルバルブのみを絞っている時は点灯せず、再生工程である吸気スロットルを絞ると共にポスト噴射を行っている時に点灯する。

図５に示す操縦操作部３９には、ＤＰＦの再生開始スイッチ４０や再生禁止スイッチ４１も設けて、適宜に作業機の操縦者が排気ガス浄化装置の作動を制御できるようにし、軽作業時に再生開始スイッチ４０をオンして作業を行い、重作業時に再生表示灯１４が点灯しても再生禁止スイッチ４１をオンすることで、再生処理を中断して重作業を支障なく継続できる。

なお、再生表示灯１４は、再生途中にエンジン７を停止しても、エンジン７を再起動すると点滅して再生処理の起動を促すようにする。すなわち、ＤＰＦ制御回路２０はその再生判定手段の一例であり、再生処理が完了しない間にディーゼルエンジン７が停止した場合は、その再生判定手段の再生未完了の判定結果に基づき、ディーゼルエンジン７の再起動時に再生表示灯（１４）を点滅させる。

ＤＰＦ１０の自動再生処理は、次の条件で制御する。

ＤＰＦ１０に堆積するＰＭの量を計測するＰＭ堆積量計測手段は、ＤＰＦ制御回路２０が取得するＤＰＦ差圧センサ４７のＤＰＦの吸排気圧力差からＰＭの堆積量を推測するか、走行開始時のＰＭ堆積量と走行距離から読み取るＰＭ堆積推移グラフのデータで、現在のＰＭの堆積量を推測する手段で、そのＰＭ堆積量が所定値割合を超えると、自動的或いは手動でＰＤＦ再生処理を開始する。このＰＤＦ再生処理開始をコンバインの操縦者に知らせるために、エンジン回転数を報知回転数である１２００ｒｐｍまで低下させた後に再生回転数である２０００ｒｐｍまで上昇させる。

なお、収穫作業中で再生開始時のエンジン回転数が２０００ｒｐｍ以上であれば、エンジン回転数を報知回転数に低下した後に再生開始時のエンジン回転数に戻す。また、再生処理開始後に刈取クラッチスイッチ１６か脱穀クラッチスイッチ１７かオーガ排出クラッチオンスイッチ１８ｂのどれかをオンすると、エンジン７に過大の負荷をかけないように再生処理を一時的に停止し、それらのスイッチのオン操作から所定距離走行後或いは所定時間経過後に再生処理を開始する。

また、グレンタンク４の籾排出作業が終了した時点でＰＤＦ再生処理が終了していない場合には、エンジン回転数を籾排出時の回転数に維持し冷却ファンの回転数を最大にしてエンジンに負荷を掛け続けて排気温度を高温状態に維持する。

また、ＤＰＦ１０を手動で再生処理する場合に、排気温度が再生処理に必要な温度になっていない場合には、エンジン回転を最大まで上昇させ、冷却ファンの回転を停止して暖気モードに入るようにする。

エンジン７の低負荷稼動検出は、エンジン回転数が２０００ｒｐｍ以下の状態が長時間継続するか、排気温センサ１３が検出する排気ガスの温度が基準値（２００℃）以下の状態が長時間継続するかで判断し、その際は再生表示灯１４を点滅して手動再生を促して再生開始スイッチ４０をオンすることで前記通常の再生処理とは異なった強再生処理を行う。

強再生処理はエンジン７を高回転させて排気温度を通常再生時よりも上昇させ、通常再生時間よりも長い時間継続する。

通常再生処理や強再生処理時には、排気温度が高温になるために、再生表示灯１４を連続点灯させて、安全な場所への移動を促すようにすると良い。なお、通常再生処理中は高排気温度警報ランプを点灯させないようにすることも出来る。

７ ディーゼルエンジン
１０ 粒子状物質捕集フィルタ（ＤＰＦ）
１４ 再生指示灯
３９ 操縦操作部
４０ 再生開始スイッチ
４１ 再生禁止スイッチ

Claims (3)

1. ディーゼルエンジン（７）の排気ガス浄化装置を装備した作業機において、排気ガス浄化装置の作動を表示する再生表示灯（１４）を設け、該再生表示灯（１４）は排気ガスを高温にしてＤＰＦ（１０）のＰＭを焼却する再生処理時に点灯することを特徴とするディーゼルエンジン搭載の作業機。
2. 操縦操作部（３９）に排気ガス浄化装置の作動を開始する再生開始スイッチ（４０）と作動を中断する再生禁止スイッチ（４１）を設け、操縦者がＤＰＦ（１０）の再生動作を制御可能にしたことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン搭載の作業機。
3. ＤＰＦ（１０）の再生完了を判定する再生判定手段を設け、再生処理が完了しない間にディーゼルエンジン（７）が停止した場合は、その再生判定手段の再生未完了の判定結果に基づき、ディーゼルエンジン（７）の再起動時に再生表示灯（１４）を点滅することを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン搭載の作業機。

Images