JP2024014575A - ディーゼルエンジン搭載の作業車 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ディーゼルエンジンを搭載した作業車で、ＤＰＦ装置の再生処理が確実に作動して長時間の作業が行える作業車にすることを課題とする。【解決手段】走行車体１に搭載したディーゼルエンジン２の排気ガスを排気浄化装置（ＤＰＦ）４を通して浄化する作業車において、ＤＰＦ４の排気圧センサ５をディーゼルエンジン２の機体から離して走行車体１に取り付けたことを特徴とするディーゼルエンジン搭載の作業車とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジン搭載の作業車に関する。

農作業車や土木作業車はディーゼルエンジンが使用され、排気ガスの浄化のために排気浄化装置（以下、「ＤＰＦ」という）が使用されている。

例えば、特許文献１には、ディーゼルエンジンの排気ガス処理装置としてＤＯＣとＤＰＦが記載されている。

特許第５９０５４２７号公報

ＤＰＦは、排気ガスに含まれる微粒子をフィルターで捕集しているが、フィルターの目詰りしないようにＤＰＦ装置の入口排気圧力と出口排気圧力を検出してその差圧を差圧センサで計測して所定以上の差圧を計測するとフィルターの目詰りが進行したものとして排気ガスを高温にして微粒子を焼却する再生処理を行っている。

エンジンは駆動によって機体が常に振動しているために機体に付設したＤＰＦ装置の差圧センサで正確な差圧を計測するのが難しい。

本発明は、ディーゼルエンジンを搭載した作業車で、ＤＰＦ装置の再生処理が確実に作動して長時間の作業が行える作業車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、走行車体１に搭載したディーゼルエンジン２の排気ガスを排気浄化装置（ＤＰＦ）４を通して浄化する作業車において、ＤＰＦ４の排気圧センサ５をディーゼルエンジン２の機体から離して走行車体１に取り付けたことを特徴とするディーゼルエンジン搭載の作業車とする。

請求項２の発明は、ディーゼルエンジン２を収納するボンネット３に排気圧センサ５を吊るして設け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車とする。

請求項３の発明は、ディーゼルエンジン２の吸気路９に設けるスロットバルブ７の上流側に吸気圧センサ８を設け、該吸気圧センサ８で検出する吸気圧が変動する場合にスロットバルブ７を一時的に閉めてエンジン回転の調整をすることを特徴とするディーゼルエンジン搭載の作業車とする。

請求項４の発明は、ディーゼルエンジン２の吸気路９に設けるスロットバルブ７の上流側に吸気圧センサ８を設け、該吸気圧センサ８の下流側にスロットバルブ７を迂回するバイパス吸気路１０を設けた請求項３に記載のディーゼルエンジン搭載の作業車とする。

請求項５の発明は、吸気圧センサ８の下流側に吸気の流れを遮る緩衝プレート１４を設けたことを特徴とする請求項３或いは４に記載のディーゼルエンジン搭載の作業車とする。

請求項１の発明で、ディーゼルエンジン２の排気ガスを処理するＤＰＦ４の排気圧センサ５がディーゼルエンジン２から離れて走行車体１に取り付けられているので、ディーゼルエンジン２の駆動振動が排気圧センサ５に伝わらないので、排気圧センサ５が誤動作することなく、正確にＤＰＦ４の排気圧を計測して再生処理を行える。

請求項２の発明で、ボンネット３を開くと排気圧センサ５が見えて点検修理が容易になる。

請求項３の発明で、ディーゼルエンジン２の回転が乱れるとスロットバルブ７を閉めて吸気を減らすことでエンジン回転が低下して安定回転を回復出来る。

請求項４の発明で、吸気圧センサ８が吸気路９の吸気乱れを検出するとスロットバルブ７を閉めてバイパス吸気路１０を通して吸気の乱れを少なくしてエンジン回転の変動を少なく出来る。

請求項５の発明で、吸気圧センサ８の下流で緩衝プレート１４が吸気の乱れを低下させて吸気圧センサ８が検出する吸気圧の変動幅を少なくしてエンジン回転の変動を少なく出来る。

本発明の実施形態にかかる作業車であるトラクタの前部側断面図である。 同トラクタのボンネット内のＤＰＦを示す斜視図である。 同ＤＰＦの斜視図である。 第一実施例のエンジン吸気路の略断面図である。 吸気量とエンジン回転数の関係図である。 第二実施例のエンジン吸気路の略断面図である。 エンジン吸気管に設ける緩衝プレートの（Ａ）平面図、（Ｂ）側面図である。 緩衝プレートの別実施例の側面図である。 第三実施例のエンジン吸気路の略断面図である。 別実施例のディーゼルエンジンの略斜視図である。 ブローバイガスの流路模式図である。 三気筒エンジンのクランク軸の斜視図である。 ＤＰＦの再生処理自動制御のスローチャート図である。 ＤＰＦの再生処理判定表である。 ＤＰＦの再生処理自動制御のスローチャート図である。

以下、本発明の実施形態を図面に示す実施例を参照しながら説明する。

ディーゼルエンジン２は、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）で排気ガスを浄化する排気浄化装置を備えている。ＤＰＦのフィルターで捕集する排気ガス中の煤などの粒子状物質（以下、「ＰＭ」という）は、長時間の使用で目詰りが生じるので、ＤＰＦの内圧を差圧センサで検出して、排気ガスを高温にしてＰＭを焼却除去している。

図１は、トラクタを示し、機体前部のボンネット３内の走行車体１にディーゼルエンジン２を搭載し、図２の如く、ＤＰＦ４をディーゼルエンジン２から離してボンネット３の車体フレームにロッド２１で吊り下げている。ＤＰＦ４の下側には遮熱材１１を敷いて再生処理時に高温になる熱がディーゼルエンジン２に及ぶのを防いでいる。図２は、ボンネット３内のＤＰＦ４を示す斜視図である。

図３に示すように、ＤＰＦ４の差圧センサ５は本体から離してボンネット３内のフレームに取り付けることでディーゼルエンジン２の振動を受け難くして差圧検出値が変動しないようにしている。

この実施例では、ＤＰＦ４を走行車体１に吊り下げているが、ＤＰＦ４をディーゼルエンジン２に取り付け、差圧センサ５のみを走行車体１に吊り下げる構成でも良い。

図４は、ディーゼルエンジン２の吸気部の模式図で、エアーフィルター６から吸気する吸気管９に吸気量を調整するスロットルバルブ７を設け、その上流側に吸気圧センサ８を設けて吸気圧の変動を検出している。

図５は、吸気流量とエンジン回転数の関係を示し、吸気流量の増加に伴って比例的にエンジン回転数が上昇するが、吸気流量が脈動するとエンジン回転数が不安定になるので、その際は、スロットルバルブ７を絞ると吸気流量の変動が収まりエンジン回転が安定する。

図６は、吸気部の別実施例で、スロットルバルブ７を迂回するバイパス路１０を設け、スロットルバルブ７の全閉でもＤＰＦ４の手動再生時にエンジンを駆動する空気量が吸気できるようにしている。吸気圧センサ８が吸気の脈動を検出した場合にスロットルバルブ７を閉じると、吸気脈動の影響を抑えてＤＰＦ４の手動再生を可能にする。また、吸気量が変動した場合にスロットルバルブ７を閉じると、吸気量の変動が少なくなってエンジン回転が安定する。なお、バイパス路１０に吸気圧センサ８を設けると吸気管９内の吸気脈動の検出が低下する。

図７，８は、吸気圧センサ８の下流側に左右に分かれた或いは中央へ湾曲する緩衝プレート１４を設けて、吸気の流れを受けて脈動を緩めて吸気圧センサ８が検出する脈動幅を小さくして、エンジン２側から跳ね返ってくる圧力波が吸気圧センサ８に影響を与えるのを抑制することができる。

図９は、エアクリーナー６からエンジン２への吸気管９を大径直管２３と小径長管２２の２系統に分け、分岐点に切換弁２３を設け、エンジンの低回転時は小径長管２２、高回転時は大径直管２３を使用することで、慣性過給効果を得ることが出来る。

図１０は、ディーゼルエンジン２の本体上にＤＰＦ４とエアクリーナー６を搭載してラジエータ１２の前側メッシュガード１３の突出部の後ろから吸気圧センサ８を設けた吸気管９をエアクリーナー６に繋いでいる。その入り口は前方を向いている。ＤＰＦ４とエアクリーナー６の間に遮熱材１１を設けている。この構成は、エアクリーナー６とエンジン内の吸気マニホールドの間隔が短く大径の吸気管で吸気を良くして高出力が出るエンジンにすることが出来て、吸気圧センサ８にゴミが付着することによる誤作動を防ぐ。なお、エアクリーナー６をＤＰＦ４に対して斜めに配置して部分的に離すことでＤＰＦ４の発熱影響を少なくすることも出来る。

図１１は、ディーゼルエンジン２のヘッドカバー内に設けるブローバイガス誘導路１４を示し、下の取り込み口から上方に立ち上げ、水平横の排出口に導き、立ち上げ上端に第一濾網１５を設け出口端に第二濾網１６を設けてブローバイガス中のオイルミストを濾し取ることで排出するブローバイガス中のオイル分を少なくしている。ブローバイガス誘導路１４の立ち上げ部ではオイル分が取り込み口に戻り、第一濾網１５と第二濾網１６でブローバイガス中のオイルミストを濾し取るが、どちらかの片方だけに濾網を設けるだけでも良い。

図１２は、三気筒エンジンにおけるクランクプーリ１８に取り付けるアンバランスウエイト１９をボルト２０で取り外して交換可能にしたもので、作業機によってアンバランスウエイト１９の重さを変更するとエンジンの回転バランスが良くなって振動が少なくなる場合に対応できる。

図１３は、ＤＰＦ４の再生処理を行う自動判別制御のフローチャート図で、この制御で自動再生禁止か手動再生を判定して表示し制御する。

図示を省略するが、ＧＰＳにより機体位置を識別する作業車において、再生禁止に設定した領域にいる場合は、ＤＰＦ４の再生処理を行わない制御、再生禁止に設定した領域以外に居る場合は、規定の時間が経過するまで、もしくは再生可能エリアに入るまでは、新たな再生を開始しない制御を行うことも出来る。再生禁止に設定した領域に入った場合でも既に再生を開始している場合は再生を続ける。

図１４は、ＤＰＦ４の吸気圧を判定して再生処理を行う制御の差圧判定方法である。吸入空気流量の算出手段として、エアフローメーターを用いた直接的な第１の手段（センシング）と、吸入空気圧力（過給圧）センサおよび排気圧センサなどを用いた間接的な第２の手段（演算）の、２つの手段を備えている。ＤＰＦ４の手動再生において、エンジン回転の上昇後、第１の算出手段の流量を第２の手段の流量と比較し、比較値が基準値より大きい場合、エアフローメータの特性異常と判定する。エンジンが低回転、低噴射量時に、第２の手段に用いる圧力センサ値を大気圧センサと比較し特性ズレが生じていないか判定し、判定中は、エンジンが始動しないようにスターター駆動が禁止される。大気圧センサとズレが生じている場合、第１の手段と第２の手段の比較は実施しない。

この２つの手段を備えることでエアフローメーターの吸気流量の特性ズレを検知する。判定に用いる圧力センサを大気圧センサと比較することで、特性ズレ検知の精度が向上する。

図１５は、再生処理の履歴を考慮してＤＰＦ４の再生処理を行う自動判別制御のフローチャート図で、この制御で自動再生禁止か手動再生を判定して表示し制御する。

１ 走行車体
２ ディーゼルエンジン
３ ボンネット
４ ＤＰＦ
５ 排気圧センサ
７ スロットバルブ
８ 吸気圧センサ
９ 吸気路
１０ バイパス吸気路
１４ 緩衝プレート

Claims (5)

1. 走行車体（１）に搭載したディーゼルエンジン（２）の排気ガスを排気浄化装置（ＤＰＦ）（４）を通して浄化する作業車において、ＤＰＦ（４）の排気圧センサ（５）をディーゼルエンジン（２）の機体から離して走行車体（１）に取り付けたことを特徴とするディーゼルエンジン搭載の作業車。
2. ディーゼルエンジン（２）を収納するボンネット（３）に排気圧センサ（５）を吊るして設け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車。
3. ディーゼルエンジン（２）の吸気路（９）に設けるスロットバルブ（７）の上流側に吸気圧センサ（８）を設け、該吸気圧センサ（８）で検出する吸気圧が変動する場合にスロットバルブ（７）を一時的に閉めてエンジン回転の調整をすることを特徴とするディーゼルエンジン搭載の作業車。
4. ディーゼルエンジン（２）の吸気路（９）に設けるスロットバルブ（７）の上流側に吸気圧センサ（８）を設け、該吸気圧センサ（８）の下流側にスロットバルブ（７）を迂回するバイパス吸気路（１０）を設けた請求項３に記載のディーゼルエンジン搭載の作業車。
5. 吸気圧センサ（８）の下流側に吸気の流れを遮る緩衝プレート（１４）を設けたことを特徴とする請求項３または４に記載のディーゼルエンジン搭載の作業車。