JP5328022B2 - Engine device for work vehicle - Google Patents
Engine device for work vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- JP5328022B2 JP5328022B2 JP2009025644A JP2009025644A JP5328022B2 JP 5328022 B2 JP5328022 B2 JP 5328022B2 JP 2009025644 A JP2009025644 A JP 2009025644A JP 2009025644 A JP2009025644 A JP 2009025644A JP 5328022 B2 JP5328022 B2 JP 5328022B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- egr
- engine
- exhaust gas
- gas
- exhaust
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
Abstract
Description
本願発明は、排気マニホールドから排出される排気ガスの一部をEGRガスとして吸気マニホールドに還流させるEGR(排気ガス再循環)装置を備えた作業車両搭載用のエンジン装置に関するものである。 The present invention relates to an engine equipment for a work vehicle mounting the EGR for recirculating to the intake manifold with a (exhaust gas recirculation) equipment a part of exhaust gas discharged as EGR gas from the exhaust manifold.
従来から、ディーゼルエンジン等の排気ガス対策として、排気ガスの一部を吸気側に還流させるEGR(排気ガス再循環)装置を設けることにより、燃焼温度を低く抑えて排気ガス中のNOx(窒素酸化物)量を低減させるという技術が知られている。 Conventionally, as an exhaust gas countermeasure for diesel engines and the like, by providing an EGR (exhaust gas recirculation) device that recirculates part of the exhaust gas to the intake side, the combustion temperature is kept low, and NOx (nitrogen oxidation in the exhaust gas) A technique for reducing the amount of material) is known.
この種のEGR装置の一例が特許文献1に開示されている。特許文献1のEGR装置では、ディーゼルエンジンの排気マニホールドから分岐した還流管路が吸気マニホールドに接続されている。排気ガスの一部(EGRガス)を還流管路経由で吸気マニホールドに供給することによって、EGRガスと吸気側からの新気とが混合される。当該混合ガスがディーゼルエンジンの各気筒内(吸気行程の気筒内)に導入される。
An example of this type of EGR device is disclosed in
また、還流管路にはEGR率調節用のEGRバルブが設けられている。この場合、エンジン回転数や負荷等のエンジン駆動状態に応じてEGRバルブの開度を調節することによって、最適なEGR率となるようにEGRガスの供給量が調節される。その結果、ディーゼルエンジンの燃焼状態を良好に保ちながらNOx量が低減されることになる。なお、EGR率とは、EGRガス量と新気量との和で、EGRガス量を割った値(=EGRガス量/(EGRガス量+新気量))のことを言う。 Further, an EGR valve for adjusting the EGR rate is provided in the reflux line. In this case, by adjusting the opening degree of the EGR valve according to the engine driving state such as the engine speed and the load, the supply amount of the EGR gas is adjusted so as to obtain an optimum EGR rate. As a result, the amount of NOx is reduced while maintaining a good combustion state of the diesel engine. The EGR rate means a value obtained by dividing the EGR gas amount by the sum of the EGR gas amount and the fresh air amount (= EGR gas amount / (EGR gas amount + new air amount)).
しかし、特許文献1のEGR装置を備えたディーゼルエンジンでは、吸気マニホールドに還流管路が直接接続されているため、各気筒間のEGR率が不均等になるおそれがあった。すなわち、吸気マニホールドに還流管路を直接接続した場合は、EGRガスと新気とが吸気マニホールド内で混合される。そうすると、吸気マニホールドの形状によっては、EGRガスの流れが偏って新気との混合状態にムラが生ずる。このままムラのある混合ガスが各気筒に分配されることによって、EGRガスが各気筒に均等に送られず、各気筒間のEGR率が不均等(バラツキ)になる。各気筒間のEGR率が不均等になれば、その中でもEGR率の高い気筒が新気不足に陥る。そして、当該気筒においてEGR率が所定値を超えると、ディーゼルエンジンの燃焼状態が急激に悪化して黒煙(スモーク)の発生を招来するのであった。
However, in the diesel engine provided with the EGR device of
他方、ディーゼルエンジンは汎用性が広く、農作業機、建設機械、船舶といった様々な分野で用いられる。ディーゼルエンジンの搭載スペースは搭載対象車両によって様々である。 On the other hand, the diesel engine is widely used and used in various fields such as agricultural machines, construction machines, and ships. The installation space for diesel engines varies depending on the target vehicle.
しかし、従来、EGR装置付きのディーゼルエンジンを作業車両に搭載するに当たっては、その機種毎に還流管路やEGRバルブの配置レイアウトを決めていたから、例えば還流管路の長さ・形状、EGRバルブの位置、及びEGR制御用のセンサ類の位置等が機種毎に異なることになり、これらEGR装置関連の部材を共用化できない。このため、部品コストひいては製造コストが嵩むという問題があった。また、EGR装置関連の部材の配置レイアウトが異なるということは、ディーゼルエンジン全体のEGR率も機種毎に変わることになるという問題もあった。 However, conventionally, when mounting a diesel engine with an EGR device on a work vehicle, the layout of the reflux pipe and EGR valve has been determined for each model. For example, the length and shape of the reflux pipe, the position of the EGR valve, etc. And the position of the sensors for EGR control differ for each model, and these EGR device related members cannot be shared. For this reason, there existed a problem that component cost and by extension manufacturing cost increased. Further, the fact that the arrangement layout of the members related to the EGR device is different also has a problem that the EGR rate of the entire diesel engine also changes for each model.
そこで、本願発明は、上記のような現状を改善することを目的とするものである。 Therefore, the present invention aims to improve the current situation as described above.
本願発明は、吸気マニホールド及び排気マニホールドを有するエンジンと、前記排気マニホールドから排出される排気ガスの一部をEGRガスとして前記吸気マニホールドに還流させるEGR装置とを備えている作業車両搭載用のエンジン装置であって、前記吸気マニホールドと新気導入用の吸気スロットル部材とが前記EGR装置を構成するEGR本体ケースを介して接続されており、前記EGR本体ケースには、前記排気マニホールドから延びる再循環排気ガス管の出口側が、前記EGRガスの供給量を調節するEGRバルブ部材を介して接続されており、前記吸気マニホールドに供給される混合ガスのEGR率算出のための温度センサを前記EGR本体ケースに設けるにあたり、前記吸気スロットル部材寄りの部位に新気温度センサを、前記EGRバルブ部材寄りの部位にEGRガス温度センサと、前記吸気マニホールド寄りの部位に混合ガス温度センサを配置し、更に、前記エンジンの回転数を検出する回転数センサと、前記エンジンの負荷を検出する負荷センサと、前記エンジンの駆動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記3つの温度センサの検出情報に基づき指標EGR率を算出し、前記回転数センサ、前記負荷センサ及び前記制御手段に予め記憶させた基準EGR率マップから、基準EGR率を算出し、前記指標EGR率と前記基準EGR率との差が零になる補正EGR値に基づき基準EGR開度を補正EGR開度に補正し、前記補正EGR開度によって前記EGRバルブ部材の開度を調節するというものである。 The present invention relates to an engine device mounted on a work vehicle, comprising an engine having an intake manifold and an exhaust manifold, and an EGR device that recirculates a part of exhaust gas discharged from the exhaust manifold to the intake manifold as EGR gas. The intake manifold and an intake throttle member for introducing fresh air are connected via an EGR main body case constituting the EGR device, and the EGR main body case has a recirculated exhaust gas extending from the exhaust manifold. The outlet side of the gas pipe is connected via an EGR valve member for adjusting the supply amount of the EGR gas, and a temperature sensor for calculating the EGR rate of the mixed gas supplied to the intake manifold is provided in the EGR main body case. When installing, a fresh air temperature sensor is installed near the intake throttle member. An EGR gas temperature sensor is disposed near the EGR valve member, a mixed gas temperature sensor is disposed near the intake manifold, a rotation speed sensor that detects the rotation speed of the engine, and a load on the engine is detected. And a control means for controlling the drive of the engine, the control means calculates an index EGR rate based on detection information of the three temperature sensors, and the rotation speed sensor, the load sensor, and the A reference EGR rate is calculated from a reference EGR rate map stored in advance in the control means, and a reference EGR opening is corrected based on a corrected EGR value at which a difference between the index EGR rate and the reference EGR rate becomes zero. And the opening degree of the EGR valve member is adjusted by the corrected EGR opening degree .
本願発明に係るEGR装置によると、排気マニホールドから排出される排気ガスの一部をEGRガスとして吸気マニホールドに還流させるにおいて、前記吸気マニホールドと新気導入用の吸気スロットル部材とがEGR本体ケースを介して接続されており、前記EGR本体ケースには前記排気マニホールドから延びる再循環排気ガス管の出口側が、前記EGRガスの供給量を調節するEGRバルブ部材を介して接続されているから、新気とEGRガスとは、前記吸気マニホールドに送り込まれる前に混合されることになる。このため、混合ガス中においてEGRガスを広く分散でき、前記吸気マニホールドに送り込まれる前段階で、混合ガスにおける混合状態のバラツキ(ムラ)が少なくなるという効果を奏する。 According to the EGR device of the present invention, when a part of the exhaust gas discharged from the exhaust manifold is recirculated to the intake manifold as EGR gas, the intake manifold and the intake air intake throttle member for introducing fresh air are interposed through the EGR main body case . The outlet side of the recirculation exhaust gas pipe extending from the exhaust manifold is connected to the EGR main body case via an EGR valve member that adjusts the supply amount of the EGR gas. The EGR gas is mixed before being sent to the intake manifold. For this reason, the EGR gas can be widely dispersed in the mixed gas, and there is an effect that the variation (unevenness) in the mixed state in the mixed gas is reduced before being sent to the intake manifold.
そして、前記吸気マニホールドに供給される混合ガスのEGR率算出のための3つの温度センサが、前記EGR本体ケースに設けられているから、これら温度センサは前記EGR本体ケース中継管路に集中配置されることになる。このため、前記吸気マニホールド周辺にあるEGR装置の電装系(前記吸気スロットル部材、前記EGRバルブ部材、及び前記温度センサ)がコンパクトにまとまり、エンジンに対して前記EGR装置をコンパクトに配置できるという効果を奏する。また、当該電装系の配線関係の集約化も可能になる。 Since three temperature sensors for calculating the EGR rate of the mixed gas supplied to the intake manifold are provided in the EGR main body case , these temperature sensors are centrally arranged in the EGR main body case relay pipe. Will be. For this reason, the electrical system (the intake throttle member, the EGR valve member, and the temperature sensor ) of the EGR device around the intake manifold is gathered compactly, and the EGR device can be arranged compactly with respect to the engine. Play. In addition, the wiring relation of the electrical system can be consolidated.
また、本願発明に係るEGR装置を備えた作業車両搭載用のエンジン装置では、エンジンの各気筒にムラの少ない混合ガスを分配でき、各気筒間のEGR率のバラツキを抑制できることになる。その結果、黒煙の発生を抑制して、前記エンジンの燃焼状態を良好に保ちながら、NOx量を効率よく低減できるという効果を奏する。 Further, in an engine device mounted on a work vehicle equipped with an EGR device according to the present invention, a mixed gas with little unevenness can be distributed to each cylinder of the engine, and variations in the EGR rate between the cylinders can be suppressed. As a result, there is an effect that the amount of NOx can be efficiently reduced while suppressing the generation of black smoke and keeping the combustion state of the engine in good condition.
更に、前記エンジンの回転数を検出する回転数センサと、前記エンジンの負荷を検出する負荷センサと、前記エンジンの駆動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記3つの温度センサの検出情報に基づき指標EGR率を算出し、前記回転数センサ、前記負荷センサ及び前記制御手段に予め記憶させた基準EGR率マップから、基準EGR率を算出し、前記指標EGR率と前記基準EGR率との差が零になる補正EGR値に基づき基準EGR開度を補正EGR開度に補正し、前記補正EGR開度によって前記EGRバルブ部材の開度を調節するから、各ガスの流量や流速を検出するための手段(センサ)がなくても、新気温度、EGRガス温度及び混合ガス温度を用いて、簡単に精度よく、EGR率を算出できる。このため、EGR率算出のための検出手段が、温度検出をする簡単な構成のもので済む。 Further, the engine includes a rotation speed sensor that detects the rotation speed of the engine, a load sensor that detects a load of the engine, and a control unit that controls driving of the engine, wherein the control unit includes the three temperature sensors. An index EGR rate is calculated based on detection information, a reference EGR rate is calculated from a reference EGR rate map stored in advance in the rotation speed sensor, the load sensor, and the control means, and the index EGR rate and the reference EGR rate are calculated. The reference EGR opening is corrected to the corrected EGR opening based on the corrected EGR value at which the difference between the two and the EGR valve becomes zero, and the opening of the EGR valve member is adjusted by the corrected EGR opening. Even if there is no means (sensor) for detection, the EGR rate can be calculated easily and accurately using the fresh air temperature, the EGR gas temperature, and the mixed gas temperature. For this reason, the detection means for calculating the EGR rate may have a simple configuration for detecting the temperature.
その上、これらの算出結果に基づいて前記EGRバルブ部材をフィードバック制御するため、各ガスの流量や流速を検出してEGR率を求める複雑な制御システムを構築しなくても、前記中継管路に適正量のEGRガスを供給できる。従って、部品コストひいては製造コストの抑制に寄与できる。 In addition, since the EGR valve member is feedback-controlled based on these calculation results, it is not necessary to construct a complicated control system for determining the EGR rate by detecting the flow rate and flow velocity of each gas. An appropriate amount of EGR gas can be supplied. Therefore, it is possible to contribute to the suppression of the component cost and the manufacturing cost.
以下に、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、排気ガス流入側を単に左側と称し、排気ガス排出側を単に右側と称する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the exhaust gas inflow side is simply referred to as the left side, and the exhaust gas discharge side is simply referred to as the right side.
まず、図1〜図3を参照しながら、排気ガス浄化装置の全体構造を説明する。図1〜図3に示す如く、排気ガス浄化装置としての連続再生式のディーゼルパティキュレートフィルタ1(以下、DPFという)を備えている。DPF1は、排気ガス中の粒子状物質(PM)等を物理的に捕集するためのものである。実施形態のDPF1は、二酸化窒素(NO2)を生成する白金等のディーゼル酸化触媒2と、捕集した粒子状物質(PM)を比較的低温で連続的に酸化除去するハニカム構造のスートフィルタ3とを、排気ガスの移動方向(図1の左側から右側方向)に直列に並べた構造になっている。DPF1は、スートフィルタ3が連続的に再生されるように構成している。DPF1によって、排気ガス中の粒子状物質(PM)の除去に加え、排気ガス中の一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)を低減できる。
First, the overall structure of the exhaust gas purification device will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 to 3, a continuously regenerating diesel particulate filter 1 (hereinafter referred to as a DPF) is provided as an exhaust gas purification device. The
図1〜図3を参照して、ディーゼル酸化触媒2の取付け構造を説明する。図1〜図3に示す如く、後述するディーゼルエンジン70が排出した排気ガスを浄化するガス浄化フィルタとしてのディーゼル酸化触媒2は、耐熱金属材料製で略筒型の触媒内側ケース4内に設けられている。触媒内側ケース4は、耐熱金属材料製で略筒型の触媒外側ケース5内に設けられている。即ち、ディーゼル酸化触媒2の外側にマット状のセラミックファイバー製触媒断熱材6を介して触媒内側ケース4を被嵌させている。また、触媒内側ケース4の外側に端面I字状の薄板製支持体7を介して触媒外側ケース5を被嵌させている。なお、触媒断熱材6によってディーゼル酸化触媒2が保護される。触媒内側ケース4に伝わる触媒外側ケース5の応力(変形力)を薄板製支持体7にて低減させる。
With reference to FIGS. 1-3, the attachment structure of the
図1〜図3に示す如く、触媒内側ケース4及び触媒外側ケース5の左側端部に円板状の左側蓋体8を溶接にて固着している。左側蓋体8に座板体9を介してセンサ接続プラグ10を固着している。ディーゼル酸化触媒2の左側端面2aと左側蓋体8とをガス流入空間用一定距離L1だけ離間させて対向させる。ディーゼル酸化触媒2の左側端面2aと左側蓋体8との間に排気ガス流入空間11を形成している。なお、センサ接続プラグ10には、図示しない入口側排気ガス圧力センサや入口側排気ガス温度センサ等が接続される。
As shown in FIGS. 1 to 3, a disc-shaped
図1及び図3に示す如く、排気ガス流入空間11が形成された触媒内側ケース4及び触媒外側ケース5の左側端部に楕円形状の排気ガス流入口12を開口させている。楕円形状の排気ガス流入口12は、排気ガス移動方向(前記ケース4,5の中心線方向)を短尺直
径とし、排気ガス移動方向(前記ケース4,5の円周方向)に直交する方向を長尺直径に形
成している。触媒内側ケース4の開口縁13と触媒外側ケース5の開口縁14の間に閉塞リング体15を挟持状に固着している。触媒内側ケース4の開口縁13と触媒外側ケース5の開口縁14の間の隙間が閉塞リング体15によって閉鎖される。触媒内側ケース4と触媒外側ケース5の間に排気ガスが流入するのを、閉塞リング体15によって防止している。
As shown in FIGS. 1 and 3, an elliptical
図1及び図3に示す如く、排気ガス流入口12が形成された触媒外側ケース5の外側面に排気ガス入口管16を配置している。排気ガス入口管16の小径側の真円形の開口端部16aに排気接続フランジ体17を溶接している。排気接続フランジ体17は、ボルト18を介して、後述する排気絞り装置86ひいては排気マニホールド71に締結されている。排気ガス入口管16の大径側の真円形の開口端部16bは、触媒外側ケース5の外側面に溶接されている。排気ガス入口管16は、小径側の真円形の開口端部16aから大径側の真円形の開口端部16bに向けて末広がり形状(ラッパ状)に形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, an exhaust
図1及び図3に示す如く、触媒外側ケース5における外側面の左側端部には、真円形に形成された大径側の開口端部16bが、排気ガス入口管16にて開口縁14を覆うように溶接されている。この場合、楕円形状の排気ガス流入口12に対して、排気ガス入口管16(大径側の開口端部16b)は、排気ガス移動下流側(触媒外側ケース5の右側)にオフセットして配置されている。すなわち、楕円形状の排気ガス流入口12は、排気ガス入口管16(大径側の開口端部16b)に対して、排気ガス移動上流側(触媒外側ケース5の左側)にオフセットされている。
As shown in FIGS. 1 and 3, a large-diameter
上記の構成により、ディーゼルエンジン70の排気ガスが、排気マニホールド71から排気ガス入口管16に入り込み、排気ガス入口管16から排気ガス流入口12を介して排気ガス流入空間11に入り込み、ディーゼル酸化触媒2にこの左側端面2aから供給される。ディーゼル酸化触媒2の酸化作用によって、二酸化窒素(NO2)が生成される。なお、ディーゼルエンジン70にDPF1を組付ける場合は、ディーゼルエンジン70のシリンダヘッド72等に、支持ブラケット(図示省略)を介して触媒外側ケース5を固着させる。
With the above configuration, the exhaust gas of the
図1及び図3を参照して、スートフィルタ3の取付け構造を説明する。図1及び図3に示す如く、ディーゼルエンジン70が排出した排気ガスを浄化するガス浄化フィルタとしてのスートフィルタ3は、耐熱金属材料製で略筒型のフィルタ内側ケース20内に設けられている。内側ケース4は、耐熱金属材料製で略筒型のフィルタ外側ケース21内に設けられている。即ち、スートフィルタ3の外側にマット状のセラミックファイバー製フィルタ断熱材22を介してフィルタ内側ケース20を被嵌させている。なお、フィルタ断熱材22によってスートフィルタ3が保護される。
With reference to FIG.1 and FIG.3, the attachment structure of the
図1及び図3に示す如く、触媒外側ケース5の排気ガス移動下流側(右側)の端部に触媒側フランジ25を溶接する。フィルタ内側ケース20の排気ガス移動方向の中間と、フィルタ外側ケース21の排気ガス移動上流側(左側)の端部にフィルタ側フランジ26を溶接する。触媒側フランジ25と、フィルタ側フランジ26とを、ボルト27及びナット28によって着脱可能に締結している。なお、円筒形の触媒内側ケース4の直径寸法と、円筒形のフィルタ内側ケース20の直径寸法とが略同一寸法である。また、円筒形の触媒外側ケース5の直径寸法と、円筒形のフィルタ外側ケース21の直径寸法とが略同一寸法である。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
図1に示す如く、触媒側フランジ25とフィルタ側フランジ26を介して、触媒外側ケース5にフィルタ外側ケース21が連結された状態では、触媒内側ケース4の排気ガス移動下流側(右側)の端部に、フィルタ内側ケース20の排気ガス移動上流側(左側)の端部が、センサ取付け用一定間隔L2だけ離間して対峙する。即ち、触媒内側ケース4の排気ガス移動下流側(右側)の端部と、フィルタ内側ケース20の排気ガス移動上流側(左側)の端部との間に、センサ取付け空間29が形成される。センサ取付け空間29位置の触媒外側ケース5に、センサ接続プラグ50を固着している。センサ接続プラグ50には、図示しないフィルタ入口側排気ガス圧力センサやフィルタ入口側排気ガス温度センサ(サーミスタ)等が接続される。
As shown in FIG. 1, in a state where the filter
図3に示す如く、触媒内側ケース4の排気ガス移動方向の円筒長さL3よりも、触媒外側ケース5の排気ガス移動方向の円筒長さL4を長く形成している。フィルタ内側ケース20の排気ガス移動方向の円筒長さL5よりも、フィルタ外側ケース21の排気ガス移動方向の円筒長さL6を短く形成している。センサ取付け空間29の一定間隔L2と、触媒内側ケース4の円筒長さL3と、フィルタ内側ケース20の円筒長さL5とを加算した長さ(L2+L3+L5)が、触媒外側ケース5の円筒長さL4と、フィルタ外側ケース21の円筒長さL6とを加算した長さ(L4+L6)に略等しくなるように構成している。
As shown in FIG. 3, the cylindrical length L4 of the catalyst
フィルタ外側ケース21の排気ガス移動上流側(左側)の端部から、フィルタ内側ケース20の排気ガス移動上流側(左側)の端部が、それらの長さの差(L7=L5−L6)だけ突出する。即ち、触媒外側ケース5にフィルタ外側ケース21を連結した場合、フィルタ内側ケース20の排気ガス移動上流側(左側)の端部が、オーバーラップ寸法L7だけ、触媒外側ケース5の排気ガス移動下流側(右側)に内挿される。
The exhaust gas movement upstream side (left side) end of the filter
上記の構成により、ディーゼル酸化触媒2の酸化作用によって生成された二酸化窒素(NO2)が、スートフィルタ3にこの左側端面3aから供給される。スートフィルタ3に捕集されたディーゼルエンジン70の排気ガス中の捕集粒状物質(PM)が、二酸化窒素(NO2)によって、比較的低温で連続的に酸化除去される。ディーゼルエンジン70の排気ガス中の粒状物質(PM)の除去に加え、ディーゼルエンジン70の排気ガス中の一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)が低減される。
With the above configuration, nitrogen dioxide (NO 2 ) generated by the oxidation action of the
なお、上記のように、エンジンが排出した排気ガスを浄化するガス浄化フィルタとして、ディーゼル酸化触媒2及びスートフィルタ3を設けたが、ディーゼル酸化触媒2及びスートフィルタ3に代えて、尿素(還元剤)の添加にて発生したアンモニア(NH3)によってエンジン70の排気ガス中の窒素酸化物(NOx)を還元するNOx選択還元触媒(NOx除去触媒)と、NOx選択還元触媒から排出される残留アンモニアを取り除くアンモニア除去触媒とを設けてもよい。
As described above, the
上記のように、ガス浄化フィルタとして、触媒内側ケース4にNOx選択還元触媒(NOx除去触媒)を設け、フィルタ内側ケース20にアンモニア除去触媒を設けた場合、エンジンが排出した排気ガス中の窒素酸化物(NOx)が還元され、無害な窒素ガス(N2)として排出できる。
As described above, when a NOx selective reduction catalyst (NOx removal catalyst) is provided in the catalyst
図1〜図3を参照して、消音器30の取付け構造を説明する。図1〜図3に示す如く、ディーゼルエンジン70が排出した排気ガス音を減衰させる消音器30は、耐熱金属材料製で略筒型の消音内側ケース31と、耐熱金属材料製で略筒型の消音外側ケース32と、消音内側ケース31及び消音外側ケース32の右側端部に溶接にて固着した円板状の右側蓋体33とを有する。消音外側ケース32内に消音内側ケース31を設けている。なお、円筒形の触媒内側ケース4の直径寸法と、円筒形のフィルタ内側ケース20の直径寸法と、円筒形の消音内側ケース31とが略同一寸法である。また、円筒形の触媒外側ケース5の直径寸法と、円筒形のフィルタ外側ケース21の直径寸法と、円筒形の消音外側ケース32とが略同一寸法である。
With reference to FIGS. 1-3, the attachment structure of the
消音内側ケース31及び消音外側ケース32には、排気ガス出口管34を貫通させている。排気ガス出口管34の一端側が出口蓋体35によって閉塞されている。消音内側ケース31の内部における排気ガス出口管34の全体に多数の排気孔(図示省略)が開設されている。消音内側ケース31の内部が、前述した多数の排気孔を介して、排気ガス出口管34に連通されている。後述するテールパイプ135や既設の消音部材(図示省略)が排気ガス出口管34の他端側に接続される。
An exhaust
なお、消音内側ケース31の内部は、多数の消音孔(図示省略)を介して、消音内側ケース31と消音外側ケース32との間に連通されている。消音内側ケース31と消音外側ケース32との間の空間は、右側蓋体33等によって閉塞されている。消音内側ケース31と消音外側ケース32との間にセラミックファイバー製消音材(図示省略)が充填されている。消音内側ケース31の排気ガス移動上流側(左側)の端部が、薄板製支持体(図示省略)を介して、消音外側ケース32の排気ガス移動上流側(左側)の端部に連結されている。
In addition, the inside of the muffling
上記の構成により、消音内側ケース31内から排気ガス出口管34を介して排気ガスが排出される。また、消音内側ケース31の内部において、多数の消音孔から消音材に排気ガス音(主に高周波帯の音)が吸音される。従って、排気ガス出口管34の出口側から排出される排気ガスの騒音が減衰される。
With the above configuration, exhaust gas is discharged from the muffler
図1及び図3に示す如く、フィルタ内側ケース20とフィルタ外側ケース21の排気ガス移動下流側(右側)の端部にフィルタ側出口フランジ40を溶接する。消音外側ケース32の排気ガス移動上流側(左側)の端部に、消音側フランジ41を溶接する。フィルタ側出口フランジ40と、消音側フランジ41とを、ボルト42及びナット43によって着脱可能に締結している。なお、フィルタ内側ケース20とフィルタ外側ケース21にセンサ接続プラグ44を固着している。センサ接続プラグ44には、図示しない出口側排気ガス圧力センサや出口側排気ガス温度センサ(サーミスタ)等が接続される。
As shown in FIGS. 1 and 3, the filter
次に、主として図4〜図7を参照しながら、ディーゼルエンジン70にDPF1及びEGR装置91(詳細は後述する)を設けた構造を説明する。図4〜図7に示す如く、ディーゼルエンジン70のシリンダヘッド72の前側面に排気マニホールド71が配置されている。シリンダヘッド72の後側面には吸気マニホールド73が配置されている。シリンダヘッド72は、エンジン出力軸74(クランク軸、図7参照)とピストン(図示省略)を有するシリンダブロック75に上載されている。シリンダブロック75の左右両側面からエンジン出力軸74の左右両端を突出させている。シリンダブロック75の右側面には冷却ファン76が設けられている。エンジン出力軸74の右端側からVベルト77を介して冷却ファン76に回転力を伝達するように構成している。
Next, a structure in which the
図4〜図7に示す如く、シリンダブロック75の左側面にフライホイールハウジング78を固着している。フライホイールハウジング78内にフライホイール79を設ける。エンジン出力軸74の左端側にフライホイール79を軸支させている。後述するバックホウ100やフォークリフト120等の作動部に、フライホイール79を介してディーゼルエンジン70の動力を取り出すように構成している。
As shown in FIGS. 4 to 7, a
また、シリンダブロック75の下面にはオイルパン95が配置されている。シリンダブロック75の前後側面とフライホイールハウジング78の前後側面とには、機関脚取付け部96がそれぞれ設けられている。各機関脚取付け部96には、防振ゴムを有する機関脚体97がボルト締結されている。ディーゼルエンジン70は、各機関脚体97を介して、作業車両(バックホウ100、フォークリフトカー120)等のエンジン取付けシャーシ81に防振支持されている。
An
図5に示すように、吸気マニホールド73の入口部73aは、当該吸気マニホールド73の略中央部から上向きに突出している。そして、吸気マニホールド73の入口部73aは、EGR装置91(排気ガス再循環装置)を介してエアクリーナ(図示省略)に連結されている。エアクリーナに吸い込まれた新気(外部空気)は、当該エアクリーナにて除塵・浄化されたのち、EGR装置91を介して吸気マニホールド73に送られ、そして、ディーゼルエンジン70の各気筒に供給される。
As shown in FIG. 5, the
図5及び図6に示すように、EGR装置91は、ディーゼルエンジン70の排気ガスの一部(排気マニホールド71からのEGRガス)と新気(エアクリーナ88からの外部空気)とを混合させて吸気マニホールド73に供給するEGR本体ケース(コレクタ)145と、エアクリーナにEGR本体ケース145を連通させる吸気スロットル部材146と、排気マニホールド71にEGRクーラ147を介して接続される還流管路としての再循環排気ガス管148と、再循環排気ガス管148にEGR本体ケース145を連通させるEGRバルブ部材149とを備えている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
すなわち、吸気マニホールド73と新気導入用の吸気スロットル部材146とがEGR本体ケース145を介して接続されている。そして、EGR本体ケース145には、排気マニホールド71から延びる再循環排気ガス管148の出口側が連通している。図6に示すように、EGR本体ケース145は長筒状に形成されている。吸気スロットル部材146は、EGR本体ケース145の長手方向の一端部にボルト締結されている。EGR本体ケース145のうち吸気スロットル部材146と反対側の部位に形成された下向きの開口端部145aが、吸気マニホールド73の入口部73aに着脱可能にボルト150締結されている。
That is, the
図6に示すように、EGR本体ケース145には、温度検出手段としての3つの温度センサ151〜153が取り付けられている。EGR本体ケース145のうち吸気スロットル部材146寄りの部位に、エアクリーナからの新気の温度を検出する新気温度センサ151が配置されている。EGRバルブ部材149(再循環排気ガス管148)寄りの部位には、排気マニホールド71からのEGRガスの温度を検出するEGRガス温度センサ152が配置されている。吸気マニホールド73の入口部73a寄りの部位には、混合ガスの温度を検出する混合ガス温度センサ153が配置されている。温度センサ151〜153群は、混合ガスのEGR率を求めるのに用いられるものである。ここで、EGR率とは、EGRガス量と新気量との和で、EGRガス量を割った値(=EGRガス量/(EGRガス量+新気量))のことを言う。
As shown in FIG. 6, three
実施形態では、再循環排気ガス管148の出口側が、EGRバルブ部材149を介してEGR本体ケース145に連結されている。EGRバルブ部材149は、その内部にあるEGRバルブ(図示省略)の開度を調節することにより、EGR本体ケース145へのEGRガスの供給量を調節するものである。EGRバルブ部材149の外形は、EGR本体ケース145と同様に、長筒状に形成されている。EGR本体ケース145とEGRバルブ部材149とは互いに横並びに並べて配置されている。EGRバルブ部材149の外周面から斜め下向きに突出した開口端部がEGR本体ケース145の長手中途部に連結されている。再循環排気ガス管148の入口側は、EGRクーラ147を介して排気マニホールド73の下面側に連結されている。
In the embodiment, the outlet side of the recirculation
図5及び図6に示すように、吸気スロットル部材146とEGRバルブ部材149とは、共通のEGR本体ケース145に組み付けられている。換言すると、吸気スロットル部材146とEGR本体ケース145とEGRバルブ部材149とは、1つの部材としてユニット化されている。また、吸気スロットル部材146とEGR本体ケース145とEGRバルブ部材149とは、吸気マニホールド73上に位置(露出)していて、冷却ファン76からの冷却風がこれらの部材145,146,149に当たるように構成されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
上記の構成により、エアクリーナから吸気スロットル部材146を介してEGR本体ケース145内に新気(外部空気)を供給する一方、排気マニホールド71からEGRバルブ149を介してEGR本体ケース145内にEGRガス(排気マニホールド71から排出される排気ガスの一部)を供給する。エアクリーナからの新気と、排気マニホールド71からのEGRガスとが、EGR本体ケース145内で混合された後、EGR本体ケース145内の混合ガスが吸気マニホールド73に供給される。すなわち、ディーゼルエンジン70から排気マニホールド71に排出された排気ガスの一部が、吸気マニホールド73からディーゼルエンジン70に還流されることによって、高負荷運転時の最高燃焼温度が低下し、ディーゼルエンジン70からのNOx(窒素酸化物)の排出量が低減される。
With the above configuration, fresh air (external air) is supplied from the air cleaner through the
図4〜図7に示すように、実施形態のDPF1は、エンジン出力軸74に沿って長い形態になっていて、シリンダヘッド72上における排気マニホールド71寄りの箇所に寄せて配置されている。また、DPF1における長手方向一端側と長手方向他端側とには、排気ガス入口管16と排気ガス出口管34とが左右振り分けて配置されている。
As shown in FIGS. 4 to 7, the
図4に示すように、排気マニホールド71の出口部71aは、当該排気マニホールド71の左端部側から上向きに突出している。排気マニホールド71の出口部71aには、ディーゼルエンジン70の排気圧を調節するための排気絞り装置86を介して、DPF1の排気ガス入口管16が着脱可能に連結されている。実施形態では、排気ガス入口管16の排気接続フランジ体17が、ボルト18を介して、排気絞り装置86ひいては排気マニホールド71に締結されている。このため、上記したDPF1は、排気絞り装置86を介して高剛性の排気マニホールド71に支持される。
As shown in FIG. 4, the
排気絞り装置86は、スートフィルタ3を再生させるためのものである。すなわち、スート(すす)がスートフィルタ3に堆積したときに、排気絞り装置86の制御にてディーゼルエンジン70の排気圧を高くすることにより、ディーゼルエンジン70からの排気ガスの温度を高温にして、スートフィルタ3に堆積したスート(すす)が燃焼する。その結果、スート(すす)が消失し、スートフィルタ3が再生することになる。
The
従って、負荷が小さく排気ガスの温度が低くなり易い作業(スートが堆積し易い作業)を継続して行っても、排気絞り装置86による排気圧の強制上昇にてスートフィルタ3を再生でき、DPF1の排気ガス浄化能力を適正に維持できる。また、スートフィルタ3に堆積したスートを燃やすためのバーナー等も不要になる。
Therefore, the
排気マニホールド71の出口部71aから、排気ガス入口管16を介してDPF1内に移動した排気ガスは、DPF1にて浄化されたのち、排気ガス出口管34からテールパイプ(図示省略)に移動して、最終的に機外に排出されることになる。
The exhaust gas that has moved from the
以上の構成から明らかなように、実施形態のEGR装置91によると、吸気マニホールド73と新気導入用の吸気スロットル部材146とがEGR本体ケース145を介して接続されており、EGR本体ケース145には、排気マニホールド71から延びる再循環排気ガス管148の出口側が連通しているから、新気とEGRガスとは、吸気マニホールド73に送り込まれる前に混合されることになる。このため、混合ガス中においてEGRガスを広く分散でき、吸気マニホールド73に送り込まれる前段階で、混合ガスにおける混合状態のバラツキ(ムラ)が少なくなる。従って、ディーゼルエンジン70の各気筒にムラの少ない混合ガスを分配でき、各気筒間のEGR率のバラツキを抑制できる。その結果、黒煙の発生を抑制して、ディーゼルエンジン70の燃焼状態を良好に保ちながら、NOx量を効率よく低減できる。
As is clear from the above configuration, according to the
また、吸気スロットル部材146とEGR本体ケース145とEGRバルブ部材149とは、1つの部材としてユニット化されているから、各種作業車両(例えばバックホウ100やフォークリフトカー120等)の異なる機種間であっても、これらの部材145,146,149をガス混合用ユニットとして共用化できる。従って、同型のディーゼルエンジン70を搭載した各機種に対して、1種類のガス混合用ユニットの構成で対処できるから、同型のディーゼルエンジン70を搭載した機種毎のEGR率がばらつくことを抑制して、これら機種毎に試験確認したり出荷申請したりする手間等を省略できる。その結果、製造コストを抑制できる。EGR装置91とディーゼルエンジン70との性能マッチングのための組付け調整工数を低減することも可能になる。
In addition, since the
更に、吸気スロットル部材146とEGR本体ケース145とEGRバルブ部材149とは、吸気マニホールド73上に位置(露出)していて、冷却ファン76からの冷却風がこれらの部材145,146,149に当たるように構成されているから、冷却風によるガス混合用ユニット、ひいてはその内部の混合ガス温度の上昇を抑制でき、混合ガスによるNOx量低減効果を適正な状態に維持し易い。その上、冷却ファン76からの冷却風にて、ガス混合用ユニットひいてはその内部の混合ガス温度の上昇を抑制できる分だけ、EGRクーラの冷却性能を落とせるから、EGRクーラ147の小型化が可能になる。
Further, the
しかも、吸気マニホールド73の入口部73aは、当該吸気マニホールド73の略中央部から上向きに突出しており、吸気スロットル部材146とEGR本体ケース145とEGRバルブ部材149とは、吸気マニホールド73上に位置(露出)していて、EGR本体ケース145とEGRバルブ部材149とは互いに横並びに並べて配置されているから、ディーゼルエンジン70の全高に対して、ガス混合用ユニット145,146,149の影響を小さくできる。従って、EGR装置91(ガス混合用ユニット145,146,149)を組み込んだディーゼルエンジン70であっても、全高を極力低く抑えることが可能になり、ディーゼルエンジン70に対してガス混合用ユニット145,146,149をコンパクトに配置できる。
Moreover, the
実施形態では、EGR本体ケース145に、混合ガスのEGR率を求めるのに用いられる温度検出手段として、3つの温度センサ151〜153が取り付けられていて、これら温度検出手段がEGR本体ケース145に集中配置されているから、吸気マニホールド73周辺にあるEGR装置91の電装系(吸気スロットル部材146、EGRバルブ部材149、及び温度センサ151〜153群)がコンパクトにまとまることになる。従って、ディーゼルエンジン70に対してEGR装置91をコンパクトに配置できる。また、当該電装系の配線関係の集約化も可能になる。
In the embodiment, three
図6、図8及び図9を参照しながら、EGR本体ケース145の取付け向き変更の態様を説明する。EGR本体ケース145は、吸気マニホールド73における入口部73a回りの複数方向に取付け向き変更可能に設けられている。実施形態では、吸気スロットル部材146が左右及び後ろ側に位置する3方向それぞれにEGR本体ケース145の取付け向きを変更した状態でも、EGR本体ケース145における下向きの開口端部145aを吸気マニホールド73の入口部73aにボルト150締結できるように、下向きの開口端部145aと入口部73aとの挿通穴の位置関係が設定されている。
An aspect of changing the mounting direction of the EGR
図8は、吸気マニホールド73に対するEGR本体ケース145の取付け向きを図6の状態から180°反転させて、吸気スロットル部材146を左側に位置させた場合の一例を示している。図9は、吸気マニホールド73に対するEGR本体ケース145の取付け向きを図6の状態から90°回転させて、吸気スロットル部材146を後ろ側に位置させた場合の一例を示している。このように構成すると、EGR本体ケース145の構造を変更することなく、吸気マニホールド73より上流側の吸気系統の向きを選択・変更でき、吸気系統のレイアウトのバリエーションを簡単に増やせることになる。なお、図6、図8及び図9に示すように、再循環排気ガス管148を、EGR本体ケース145の取付け向きに応じた長さ・形状のものに交換する必要がある。
FIG. 8 shows an example of the case where the mounting direction of the EGR
図5及び図10を参照しながら、吸気スロットル部材146の取付け向き変更の態様を説明する。実施形態においては、吸気スロットル部材146をEGR本体ケース145の長手方向の一端側に直接取り付けるか(図5参照)、間座154を介して取り付けるか(図10参照)で、EGR本体ケース145に対する吸気スロットル部材146の取付け向きを変更し得るように構成されている。このため、吸気スロットル部材146の吸気方向を、EGR本体ケース145の吸気方向に沿う左右方向にしたり、EGR本体ケース145の吸気方向に交差する上下方向にしたりすることが可能になっている。
With reference to FIGS. 5 and 10, an aspect of changing the mounting direction of the
間座154はL字筒状に形成されている。間座154のうち一方の開口端部をEGR本体ケース145の長手方向の一端側にボルト締結し、他方の開口端部を吸気スロットル部材146にボルト締結することにより、吸気スロットル部材146の吸気方向が、EGR本体ケース145の吸気方向に交差する上下方向になる。このように構成すると、吸気スロットル部材146より更に上流側の吸気系統の向きを選択・変更できるから、EGR本体ケース145の取付け向きの変更と相俟って、吸気系統のレイアウトのバリエーションを飛躍的に増やせるのである。
The
次に、図15〜図17を参照しながら、図4〜図7に示すディーゼルエンジン70においてEGR制御を実行する構成とその制御態様の一例とについて説明する。
Next, a configuration for executing EGR control in the
ディーゼルエンジン70の駆動を制御する制御手段としてのエンジンコントローラ140は、各種演算処理や制御を実行するCPU141の他、制御プログラムやデータを記憶させるためのROM142、制御プログラムやデータを一時的に記憶させるためのRAM143、及び入出力インターフェイス等を備えている。エンジンコントローラ140には、温度検出手段としての3つの温度センサ151〜153、ディーゼルエンジン70の回転数Neを検出する回転数センサ157、並びにディーゼルエンジン70の負荷Lを検出する負荷センサ158等が電気的に接続されている。
The
前述の通り、3つの温度センサ151〜153のうち新気温度センサ151は、エアクリーナから供給される新気の温度T1を検出するものであり、EGRガス温度センサ152は、排気マニホールド71からのEGRガスの温度T2を検出するものである。混合ガス温度センサ153は、EGR本体内で混合された混合ガスの温度T3を検出するものである。なお、実施形態の負荷センサ158は、燃料供給手段である電子ガバナ付き燃料噴射ポンプ(図示省略)のラック位置から燃料供給量を検出するラック位置センサを採用している。エンジン負荷Lは、燃料供給量から直接算出してもよいし、又は、目標エンジン回転数と実際のエンジン回転数との偏差から求めてもよい。
As described above, of the three
実施形態のエンジンコントローラ140は、ディーゼルエンジン70の駆動時に、各センサ151〜153,157,158の検出情報に基づいて混合ガスのEGR率を演算し、前記EGR率に応じてEGRバルブ部材149の開度を調節するEGR制御を実行するように構成されている。
The
この場合、図16のフローチャートに示すように、まず始めに、エンジン回転数Neと、エンジン負荷Lと、新気温度T1と、EGRガス温度T2と、混合ガス温度T3とを読み込み(ステップS100)、次いで、エンジン回転数Ne及びエンジン負荷Lの値をEGRバルブ開度マップf(Ne、L)に代入して、基準EGR開度EGR_sを算出する(ステップS200)。ここで、EGRバルブ開度マップf(Ne、L)は、エンジン回転数Ne及びエンジン負荷Lと基準EGR開度EGR_sとの関係を表した2次元マップであり、エンジンコントローラ140のROM142等に予め記憶されている。
In this case, as shown in the flowchart of FIG. 16, first, the engine speed Ne, the engine load L, the fresh air temperature T1, the EGR gas temperature T2, and the mixed gas temperature T3 are read (step S100). Next, the values of the engine speed Ne and the engine load L are substituted into the EGR valve opening map f (Ne, L) to calculate the reference EGR opening EGR_s (step S200). Here, the EGR valve opening map f (Ne, L) is a two-dimensional map showing the relationship between the engine speed Ne, the engine load L, and the reference EGR opening EGR_s, and is stored in advance in the
次いで、所定時間毎に検出(サンプリング)したエンジン回転数Neと、エンジン負荷Lと、新気温度T1と、EGRガス温度T2と、混合ガス温度T3とを用いて、直近のサンプリング複数回(例えば10回)分の単純移動平均を算出する(ステップS300)。以下のステップで説明するエンジン回転数Ne、エンジン負荷L、新気温度T1、EGRガス温度T2、及び混合ガス温度T3はいずれも、単純移動平均の値であるものとする。
このようにして、ディーゼルエンジン70の駆動状態が過渡状態であっても適正な指標EGR率の算出が可能になっている。
Next, using the engine speed Ne detected (sampled) every predetermined time, the engine load L, the fresh air temperature T1, the EGR gas temperature T2, and the mixed gas temperature T3, the latest sampling multiple times (for example, A simple moving average for 10 times is calculated (step S300). The engine speed Ne, the engine load L, the fresh air temperature T1, the EGR gas temperature T2, and the mixed gas temperature T3 described in the following steps are all assumed to be simple moving average values.
In this way, an appropriate index EGR rate can be calculated even when the driving state of the
次いで、単純移動平均の値である新気温度T1と、EGRガス温度T2と、混合ガス温度T3とに基づいて指標EGR率EGR_tを算出する(ステップS400)。ここで、図17を参照しながら、指標EGR率EGR_tについて詳述する。EGR本体ケース145内では、新気温度T1、流量m1の新気(外部空気)と、EGRガス温度T2、流量m2のEGRガスとが合流し、混合ガス温度T3、流量m3の混合ガスとなる。EGR率(%)とは、混合ガス中におけるEGRガスの割合のことを言い、下記の(式1)で表される。
EGR率(%)=m1/(m1+m2)×100………(式1)
Next, the index EGR rate EGR_t is calculated based on the fresh air temperature T1, the EGR gas temperature T2, and the mixed gas temperature T3, which are simple moving average values (step S400). Here, the index EGR rate EGR_t will be described in detail with reference to FIG. In the EGR
EGR rate (%) = m1 / (m1 + m2) × 100 (Equation 1)
また、下記の(式2)に示すように、新気及びEGRガスの熱量と混合ガスの熱量とは等しい。なお、Cpは新気の定圧モル比熱、Cp′はEGRガスの定圧モル比熱である。
m1Cp(T3−T1)=m2Cp′(T2−T3)………(式2)
Moreover, as shown in the following (Formula 2), the amount of heat of the fresh air and the EGR gas is equal to the amount of heat of the mixed gas. Cp is the constant pressure molar specific heat of fresh air, and Cp ′ is the constant pressure molar specific heat of EGR gas.
m1Cp (T3-T1) = m2Cp ′ (T2-T3) (Equation 2)
そして、新気の定圧モル比熱Cp及びEGRガスの定圧モル比熱Cp´が等しいと近似し、(式1)を(式2)に代入すると、下記の(式3)に示すように、指標EGR率EGR_tが得られるのである。
EGR_t(%)=(T3−T1)/(T2−T1)×100………(式3)
Then, it is approximated that the constant pressure molar specific heat Cp of fresh air and the constant pressure molar specific heat Cp ′ of EGR gas are equal, and substituting (Equation 1) into (Equation 2), the index EGR as shown in (Equation 3) below The rate EGR_t is obtained.
EGR_t (%) = (T3−T1) / (T2−T1) × 100 (Equation 3)
ステップS400にて指標EGR率EGR_tを算出した後は、エンジン回転数Ne及びエンジン負荷Lの値を基準EGR率マップF(Ne、L)に代入して、適正なEGR率である基準EGR率EGR_stdを算出する(ステップS500)。ここで、基準EGR率マップF(Ne、L)は、エンジン回転数Ne及びエンジン負荷Lと基準EGR率EGR_stdとの関係を表した2次元マップであり、エンジンコントローラ140のROM142等に予め記憶されている。
After calculating the index EGR rate EGR_t in step S400, the values of the engine speed Ne and the engine load L are substituted into the reference EGR rate map F (Ne, L), and the reference EGR rate EGR_std that is an appropriate EGR rate is obtained. Is calculated (step S500). Here, the reference EGR rate map F (Ne, L) is a two-dimensional map representing the relationship between the engine speed Ne and the engine load L and the reference EGR rate EGR_std, and is stored in advance in the
次いで、指標EGR率EGR_tと基準EGR率EGR_stdとの偏差である偏差EGR_gapを算出したのち(ステップS600)、偏差EGR_gapが0となるように補正EGR値EGR_reを算出する(ステップS700)。それから、補正EGR値EGR_reに基づいて、基準EGR開度EGR_sを補正EGR開度EGR_s_reに補正し(ステップS800)、補正EGR開度EGR_s_reの値に基づいて、EGRバルブ部材149の開度を調節するのである(ステップS900)。
Next, after calculating a deviation EGR_gap that is a deviation between the index EGR rate EGR_t and the reference EGR rate EGR_std (step S600), a corrected EGR value EGR_re is calculated so that the deviation EGR_gap becomes 0 (step S700). Then, based on the corrected EGR value EGR_re, the reference EGR opening EGR_s is corrected to the corrected EGR opening EGR_s_re (step S800), and the opening of the
以上のように、各ガスの流量や流速を検出するための手段(センサ)がなくても、新気温度T1、EGRガス温度T2及び混合ガス温度T3を用いて、簡単に精度よく、EGR率EGR_std,EGR_tを算出できる。このため、EGR率EGR_std,EGR_t算出のための検出手段が、温度検出をする簡単な構成のもので済む。 As described above, even if there is no means (sensor) for detecting the flow rate and flow velocity of each gas, the EGR rate can be easily and accurately obtained using the fresh air temperature T1, the EGR gas temperature T2, and the mixed gas temperature T3. EGR_std and EGR_t can be calculated. For this reason, the detection means for calculating the EGR rates EGR_std and EGR_t only needs to have a simple configuration for detecting the temperature.
その上、これらの算出結果に基づいてEGRバルブ部材149をフィードバック制御するため、各ガスの流量や流速を検出してEGR率EGR_std,EGR_tを求める複雑な制御システムを構築しなくても、EGR本体ケース145に適正量のEGRガスを供給できる。従って、部品コストひいては製造コストの抑制に寄与できる。
In addition, since the
図11及び図12を参照して、図4〜図7に示すディーゼルエンジン70をバックホウ100に搭載した構造を説明する。図11及び図12に示す如く、バックホウ100は、左右一対の走行クローラ103を有する履帯式の走行装置102と、走行装置102上に設けられた旋回機体104とを備えている。旋回機体104は、旋回用油圧モータ(図示省略)によって、360°の全方位にわたって水平旋回可能に構成されている。走行装置102の後部には、対地作業用の土工板105が昇降動可能に装着されている。旋回機体104の左側部には、操縦部106とディーゼルエンジン70とが搭載されている。旋回機体104の右側部には、掘削作業のためのブーム111及びバケット113を有する作業部110が設けられている。
With reference to FIG.11 and FIG.12, the structure which mounted the
操縦部106には、オペレータが着座する操縦座席108と、ディーゼルエンジン70等を出力操作する操作手段や、作業部110用の操作手段としてのレバー又はスイッチ等が配置されている。作業部110の構成要素であるブーム111には、ブームシリンダ112とバケットシリンダ114とが配置されている。ブーム111の先端部には、掘削用アタッチメントとしてのバケット113が、掬い込み回動可能に枢着されている。ブームシリンダ112又はバケットシリンダ114を作動させて、バケット113によって土工作業(作溝等の対地作業)を実行するように構成している。
The
図13及び図14を参照して、図4〜図7に示すディーゼルエンジン70をフォークリフトカー120に搭載した構造を説明する。図13及び図14に示す如く、フォークリフトカー120は、左右一対の前輪122及び後輪123を有する走行機体124を備えている。走行機体124には、操縦部125とディーゼルエンジン70とが搭載されている。ディーゼルエンジン70はカバー体133にて上方から覆われており、カバー体133上に操縦部125が設けられることになる。
A structure in which the
走行機体124の前部側には、荷役作業のためのフォーク126を有する作業部127が設けられている。走行機体124の後部側には、作業部127との重量バランスを取るためのカウンタウェイト131が設けられている。操縦部125には、オペレータが着座する操縦座席128と、操縦ハンドル129と、ディーゼルエンジン70や作業部127用の操作手段としてのレバー及びスイッチ等が配置されている。
A working
作業部127の構成要素であるマスト130には、フォーク126が昇降可能に装着されている。フォーク126を昇降動させて、荷物を積んだパレット(図示省略)をフォーク126に上載させ、走行機体124を前後進移動させて、前記パレットの運搬等の荷役作業を実行するように構成している。
A
ディーゼルエンジン70は、フライホイールハウジング78が走行機体124の前部側に、冷却ファン76が走行機体124の後部側に位置するように配置されている。すなわち、エンジン出力軸74の向きが作業部127とカウンタウェイト131とが並ぶ前後方向に沿うように、ディーゼルエンジン70が配置されている。走行機体124を構成するエンジン取付けシャーシ81に、機関脚体97を介してディーゼルエンジン70が防振支持されている。フライホイールハウジング78の前面側にはミッションケース132が連結されている。ディーゼルエンジン70からフライホイール79を経由した動力は、ミッションケース132にて適宜変速され、前輪122及び後輪123やフォーク126の油圧駆動源に伝達されることになる。
The
カバー体133内であって操縦座席128とこれより後方に配置されたカウンタウェイト131との間には、カウンタウェイト131寄りの高位置に、エンジン冷却用のラジエータ134が冷却ファン76に相対向するように配置されている。冷却ファン76の回転駆動にてラジエータ134に冷却風を吹き付けることにより、ラジエータ134が空冷されることになる。
A
なお、本願発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、様々な態様に具体化できる。例えば本願発明に係る作業車両搭載用のエンジン装置は、前述のようなバックホウ100及びフォークリフトカー120に限らず、コンバイン、トラクタ等の農作業機やクレーン車等の特殊作業用車両のような各種作業車両に対して広く適用できる。また、本願発明における各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can be embodied in various aspects. For example, the engine device for mounting a work vehicle according to the present invention is not limited to the
1 DPF(ガス浄化フィルタ)
70 ディーゼルエンジン
71 排気マニホールド
73 吸気マニホールド
76 冷却ファン
91 EGR装置
145 中継管路としてのEGR本体ケース
146 吸気スロットル部材
148 還流管路としての再循環排気ガス管
149 EGRバルブ部材
154 間座
1 DPF (gas purification filter)
70
Claims (1)
前記吸気マニホールドと新気導入用の吸気スロットル部材とが前記EGR装置を構成するEGR本体ケースを介して接続されており、前記EGR本体ケースには、前記排気マニホールドから延びる再循環排気ガス管の出口側が、前記EGRガスの供給量を調節するEGRバルブ部材を介して接続されており、
前記吸気マニホールドに供給される混合ガスのEGR率算出のための温度センサを前記EGR本体ケースに設けるにあたり、前記吸気スロットル部材寄りの部位に新気温度センサを、前記EGRバルブ部材寄りの部位にEGRガス温度センサと、前記吸気マニホールド寄りの部位に混合ガス温度センサを配置し、
更に、前記エンジンの回転数を検出する回転数センサと、前記エンジンの負荷を検出する負荷センサと、前記エンジンの駆動を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記3つの温度センサの検出情報に基づき指標EGR率を算出し、
前記回転数センサ、前記負荷センサ及び前記制御手段に予め記憶させた基準EGR率マップから、基準EGR率を算出し、
前記指標EGR率と前記基準EGR率との差が零になる補正EGR値に基づき基準EGR開度を補正EGR開度に補正し、
前記補正EGR開度によって前記EGRバルブ部材の開度を調節する、
作業車両搭載用のエンジン装置。 An engine device for mounting on a work vehicle, comprising: an engine having an intake manifold and an exhaust manifold; and an EGR device that recirculates a part of exhaust gas discharged from the exhaust manifold as EGR gas to the intake manifold.
Wherein the intake manifold and the intake throttle member for the fresh air introduction is connected via the EGR main body case constituting the EGR device, the said EGR main body case, the outlet of the recirculated exhaust gas pipe extending from said exhaust manifold The side is connected via an EGR valve member that adjusts the supply amount of the EGR gas,
When the EGR body case is provided with a temperature sensor for calculating the EGR rate of the mixed gas supplied to the intake manifold, a fresh air temperature sensor is provided near the intake throttle member and an EGR valve is located near the EGR valve member. A gas temperature sensor and a mixed gas temperature sensor are arranged near the intake manifold,
Furthermore, a rotation speed sensor that detects the rotation speed of the engine, a load sensor that detects a load of the engine, and a control unit that controls driving of the engine,
The control means includes
An index EGR rate is calculated based on detection information of the three temperature sensors,
A reference EGR rate is calculated from a reference EGR rate map stored in advance in the rotation speed sensor, the load sensor, and the control means,
Correcting the reference EGR opening to the corrected EGR opening based on the corrected EGR value at which the difference between the index EGR rate and the reference EGR rate is zero;
Adjusting the opening of the EGR valve member by the corrected EGR opening;
Engine device for work vehicle installation.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009025644A JP5328022B2 (en) | 2009-02-06 | 2009-02-06 | Engine device for work vehicle |
PCT/JP2010/050544 WO2010090069A1 (en) | 2009-02-05 | 2010-01-19 | Egr device and engine device with same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009025644A JP5328022B2 (en) | 2009-02-06 | 2009-02-06 | Engine device for work vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010180794A JP2010180794A (en) | 2010-08-19 |
JP5328022B2 true JP5328022B2 (en) | 2013-10-30 |
Family
ID=42762495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009025644A Expired - Fee Related JP5328022B2 (en) | 2009-02-05 | 2009-02-06 | Engine device for work vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5328022B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013133796A (en) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Yanmar Co Ltd | Engine device |
JP6067092B2 (en) * | 2015-12-25 | 2017-01-25 | ヤンマー株式会社 | Engine equipment |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08261072A (en) * | 1995-03-22 | 1996-10-08 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Egr device for diesel engine |
JP2003155957A (en) * | 2001-09-04 | 2003-05-30 | Mitsubishi Motors Corp | Egr control device and egr control method |
JP4644574B2 (en) * | 2005-09-26 | 2011-03-02 | 株式会社クボタ | Multi-cylinder engine |
JP2008101472A (en) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Yamaha Motor Co Ltd | Spark ignition multicylinder engine |
-
2009
- 2009-02-06 JP JP2009025644A patent/JP5328022B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010180794A (en) | 2010-08-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5324952B2 (en) | Engine equipment | |
JP5328023B2 (en) | engine | |
JP5243224B2 (en) | Engine device for work vehicle | |
WO2010050314A1 (en) | Engine device for mounting on working vehicle | |
JP5653585B2 (en) | Engine equipment | |
EP2960091A1 (en) | Engine device | |
JP5243223B2 (en) | Engine device for work vehicle | |
JP5658310B2 (en) | Engine device for work vehicle | |
JP2013189980A (en) | Engine device | |
JP2010144640A (en) | Engine | |
WO2010101018A1 (en) | Engine device | |
JP5328022B2 (en) | Engine device for work vehicle | |
WO2010071082A1 (en) | Engine device | |
WO2010090069A1 (en) | Egr device and engine device with same | |
JP5793169B2 (en) | Engine device for work vehicle | |
JP5328024B2 (en) | engine | |
JP5782219B2 (en) | Engine equipment | |
JP6411411B2 (en) | Work vehicle | |
JP5820901B2 (en) | EGR device and engine device mounted on work vehicle equipped with the same | |
JP2014088878A (en) | Engine device loaded in work vehicle | |
WO2010092857A1 (en) | Engine device | |
JP5989155B2 (en) | Engine equipment | |
JP2010106695A (en) | Engine device for mounting on working vehicle | |
JP5450865B2 (en) | Engine device for work vehicle | |
JP2010180793A (en) | Egr device, and engine with the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120117 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121212 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130212 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130717 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130722 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5328022 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |