JP5651926B2 - 農業機械のディーゼルエンジン - Google Patents

Description

この発明は、排気ガス中の粒状化物質を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタからなる後処理装置を備えた農業機械のディーゼルエンジンに関する。

ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を再生させるにあたり、ＤＰＦ前後の圧力を検出して所定値以上になると吸気絞り弁を絞ってＤＰＦの温度を上昇させてＤＰＦを再生する構成である（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−９０３５９号公報

前述のような技術では、一旦エンジンを停止してしまうと、ＤＰＦの再生は行なわれず、次回の運転時にはＤＰＦは詰った状態であるので、エンジン馬力の低下により効率の良い運転ができないという欠点がある。

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、排気ガス中の粒状化物質（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）からなる後処理装置（４６）を備えた農業機械のディーゼルエンジンにおいて、前記後処理装置（４６）の上流側に排気ガス圧力を検出する圧力センサ（５２）を設け、後処理装置（４６）の下流側に排気絞り弁（４７）と温度センサ（５９）を設け、後処理装置（４６）の上流側において排気ガスの一部を吸気側に戻すＥＧＲ回路（４４）を構成し、通常運転状態では前記圧力センサ（５２）の値が一定値となるように前記排気絞り弁（４７）の制御を行なう構成とし、
前記ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生運転を行なうＤＰＦ強制再生モードでは、低エンジン回転数で排気絞り弁（４７）を絞って排気温度を上昇させる構成とし、前記温度センサ（５９）の値が所定値を超えると、エンジン回転数を一旦最高回転数まで上昇させ、その後中速域の回転数まで減速させる構成とし、
操作部にエンジン回転数を調節するアクセルレバー（２５）を設け、操作部のステップフロア（１９）にエンジン回転数を調節するアクセルペダル（２３）を設け、
前記通常運転状態又はＤＰＦ強制再生モードにおいて、前記アクセルレバー（２５）を操作してアクセル開度が規定値以上で、前記アクセルペダル（２３）を一定以上踏み込むと、燃料噴射状態を切り替えてディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生を行う構成としたことを特徴とする農業機械のディーゼルエンジンとしたものである。

請求項１の作用は、燃焼した排気ガスはシリンダから出ていくが、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）は排気ガス中の粒状化物質（ＰＭ）を捕集する。また、圧力センサ（５２）で後処理装置（４６）上流側の排気ガス圧力を検出する。通常運転状態では、この圧力センサ（５２）の検出値が一定値となるように、後処理装置（４６）下流側の排気絞り弁（４７）の開度調節制御を行なう。
また、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生運転を行なうＤＰＦ強制再生モードでは、低エンジン回転数で排気絞り弁（４７）を絞って排気温度を上昇させ、温度センサ（５９）の値が所定値を超えると、エンジン回転数を一旦最高回転数まで上昇させ、その後中速域の回転数まで減速する。
また、通常運転状態又はＤＰＦ強制再生モードにおいて、アクセルレバー（２５）を操作してアクセル開度が規定値以上で、アクセルペダル（２３）を一定以上踏み込むと、燃料噴射状態を切り替えてディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生を行う。

請求項２記載の発明では、エンジンからラジエータ（６６）に戻る冷却水回路に排気管冷却水回路（７４）を接続し、該排気管冷却水回路（７４）に電磁バルブ（７５）を設け、エンジンからの排気ガスを大気中に排出する排気管（７６）と前記排気管冷却水回路（７４）とを接触させる構成とし、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の強制再生が始まると、前記電磁バルブ（７５）を開いて排気管冷却水回路（７４）内に冷却水が流れる制御を行なう構成としたことを特徴とする請求項１に記載の農業機械のディーゼルエンジンとしたものである。

請求項２の作用は、請求項１の作用に加え、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の強制再生が始まると、電磁バルブ（７５）を開いて排気管冷却水回路（７４）内に冷却水を流し、排気管（７６）内の排気ガス温度を下げる。

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、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）に対して一定の背圧を与えることができるので、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）内部の温度を高温状態に保つことができる。これにより、通常の運転状態でディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生が可能となる。また、通常の運転で完全にＰＭの除去ができない状態があっても、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生サイクルが長くなる。また、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）に対して一定の背圧のため、ＥＧＲ率が安定するようになる。
また、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生運転を行なうＤＰＦ強制再生モードで、温度センサ（５９）の値が所定値を超えると、エンジン回転数を一旦最高回転数まで上昇させ、その後中速域の回転数まで減速するので、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の許容温度を超えないようにして、再生を中断することなく効率よく再生を行なうことができる。
また、通常運転状態又はＤＰＦ強制再生モードにおいて、アクセルレバー（２５）を操作してアクセル開度が規定値以上で、アクセルペダル（２３）を一定以上踏み込むと、燃料噴射状態を切り替えてディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生を行うので、運転者の希望するときに再生が可能となる。

請求項２記載の発明においては、請求項１の効果に加え、エンジンの冷却水を利用して排気ガス温度を効率よく下げることができ、再生を中断することなく効率よく再生を行なうことができる。

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 （ａ）トラクタの側面図（ｂ）トラクタの平面図 （ａ）エンジン周辺の側面図（ｂ）エンジン周辺の正面図 エンジン周辺の側面図 エンジン周辺の側面図 エンジン周辺の側面図 エンジンの正面図及び排気管の一部及びその拡大図 エンジン正面図及び冷却水流れの模式図 エンジン周辺の斜視図 （ａ）コンバイン搭載時のエンジンの正面図（ｂ）コンバイン搭載時のエンジンの側面図（ｃ）コンバインの平面図 （ａ）コンバインの斜視図（ｂ）コンバインの平面図 （ａ）コンバイン搭載時のエンジンの正面図（ｂ）コンバイン搭載時のエンジンの側面図 （ａ）トラクタの正面図（ｂ）トラクタの側面図 （ａ）トラクタの正面図（ｂ）トラクタの側面図

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。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４４は過給器ＴＢの上流側に構成している。このＥＧＲ回路４４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。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。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、又は、アフター噴射自体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、後処理装置４６の上流側に排気ガス圧力を検出する圧力センサ５２と、後処理装置４６の下流側の排気絞り弁４７の関係において、圧力センサ５２の値が略一定値となるように前記排気絞り弁４７の制御を行なうことで、ディーゼルパティキュレートフィルタ４６ｂに対して略一定の背圧を与えることができるようになり、ディーゼルパティキュレートフィルタ４６ｂ内部の温度を高温状態に保つことができる。これにより、通常の運転状態でディーゼルパティキュレートフィルタ４６ｂの再生が可能となる。また、通常の運転で完全にＰＭの除去ができない状態があっても、ディーゼルパティキュレートフィルタ４６ｂの再生サイクルが長くなる。また、ディーゼルパティキュレートフィルタ４６ｂに対して略一定の背圧のため、ＥＧＲ率が安定するようになる。

この場合において、圧力センサ５２の検出値がディーゼルパティキュレートフィルタ４６ｂの再生完了時における定格回転数で略最大負荷時の許容最大圧力となるように、排気絞り弁４７の開度調整制御を行なうことで、通常運転時におけるＰＭの除去効率が向上するようになる。

また、前述したＤＰＦ４６ｂの再生運転時において、過熱状態となってしまうと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ないように制御する構成とする。

通常はＥＧＲバルブ４３と絞り弁４７を同時に制御し、ＥＧＲ量を適宜コントロールするようにしてもよい。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。

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。

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。ＥＣＵ１００で前述の制御を行なう。

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を連続再生するときにおいて、排気ガス温度が再生に必要な温度に達していない場合について説明する。実施例は前述したトラクタである。トラクタのアクセルには自動車と同じようなフットアクセルに加えて、ハンドアクセルがある。ハンドアクセルはハンドル下方のハンドルコラムに設けている。通常、ＤＰＦ４６ｂの再生は、ＥＣＵ１００による自動再生が基本であるが、運転者の意図を反映させるために、前記ハンドアクセルの開度が規定値以上であって、さらに、フットアクセルを一定以上踏込んでいるときは、高排気温度になる燃料噴射マップに切り替えて、手動でのＤＰＦ４６ｂ再生を行う構成とする。これにより、運転者が行いたいときにＤＰＦ４６ｂの再生ができるようになる。

前記ＤＯＣ４６ａとＤＰＦ４６ｂを農業機械であるトラクタに搭載する場合において、ＤＰＦ４６ｂを車両右側ステップ６５の下部に設け、ＤＯＣ４６ａをＤＰＦ４６ｂの入口や過給器ＴＢの直近に取り付ける構成とする。ステップ６５はＤＰＦ４６ｂを囲う形状とし、ＤＰＦ４６ｂの支持と保護を行なう構成とする。これにより、重量物であるＤＰＦ４６ｂの搭載位置が確保可能となる。

また、図７に示すように、ＤＰＦ４６ｂをトラクタの車両前方のラジエータ６６やバッテリー６７の下方に配置してもよい。左右のアクスルブラケット６８，６８やフロントウエイト部でＤＰＦ４６ｂを囲う形状で支持することで、ＤＰＦ４６ｂの保護が可能となる。また、図８に示すように、ＤＯＣ４６ａをエンジン上方に配置し、ＤＰＦ４６ｂを左右のアクスルブラケット６８，６８間に搭載することで、ＤＰＦ４６ｂを支持するために別部材が不要となる。また、ＤＰＦ４６ｂの再生時にはＤＰＦ４６ｂ自体が高温となるが、この高温の影響を他部品に及ぼすことを防止できるようになる。ＤＯＣ４６ａやＤＰＦ４６ｂの防振構造も容易に可能となる。

また、図９に示すように、エンジンの周囲に枠組６９を構成し、この枠組６９から防振ゴム７９を介してクランプ７１でＤＰＦ４６ｂを吊り下げるように構成する。前記枠組６９はトラクタの中でも強度が強く振動の少ないアクスルブラケット６８から立設して設けることで、ＤＰＦ４６ｂを安定して吊り下げ可能となる。また、図１０に示すように、エンジンＥやラジエータ６６の前方であって、アクスルブラケット６８上にＤＰＦ４６ｂを搭載するように構成してもよい。この場合、ＤＰＦ４６ｂとアクスルブラケット６８との間には、マウントゴム７２を設ける構成とする。このマウントゴム７２は、左右のアクスルブラケット６８，６８間に亘り設けている構成である。これにより、ＤＰＦ４６ｂ支持用の別部材が不要となる。また、高温となるＤＰＦ４６ｂが他部品へ及ぼす影響を少なくできるようになる。

次に、図１１について説明する。ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭを除去する再生時においては、マフラー５０から大気中に排出される排気ガス温度がかなりの高温となるために、特に農業機械であるコンバインにＤＰＦ４６ｂ付エンジンを搭載する場合には注意が必要となる。コンバインの周辺には燃えやすい藁屑があり、着火して火災となる懸念もある。そこで、図１１に示すように、ＤＰＦ４６ｂ下流側の排気管７６を上流側排気管７６ａと下流側マフラー７６ｂに二分割し、さらに、上流側排気管７６ａと下流側排気管７６ｂとの間に隙間７３を設け、この隙間７３から温度の低い大気を導入する構成とする。排気管７６内を通過する排気ガスの流速が速いために、いわゆるディフューザ効果によって自然に大気が排気管７６内に入り込んでくる。これにより、マフラー５０から排出される排気ガス温度が下がるので、火災等を防止できるようになる。

また、図１２に示すように、ＤＰＦ４６ｂ下流側の排気ガス温度を下げるための別の方法として、ＤＰＦ４６ｂの強制再生時に冷却水の一部を利用して排気ガス温度を下げる構成とする。具体的には、エンジンＥからラジエータ６６に戻る冷却水回路に排気管冷却水回路７４を接続し、さらに、この排気管冷却水回路７４の途中に電磁バルブ７５を設ける構成とする。そして、ＤＰＦ４６ｂの再生が始まったことをＥＣＵ１００が検出すると、ＥＣＵ１００からの信号により前記電磁バルブ７５を開く構成とする。排気管冷却水回路７４と排気管７６との接触部分については、直接接触させる構成としているが、熱伝導の良い部材を介して接続するように構成してもよい。また、排気管冷却水回路７４の一部を利用して、ＥＧＲクーラ５７の冷却を行なう構成としている。

また、図１３に示すように、コモンレール１を搭載したエンジンＥにおいて、コモンレール１近辺のパイプ７７（主にコモンレール１に接続している燃料パイプ及び接続部）をカバーするプレート７８をシリンダヘッド上に設け、該プレート７８上にＤＰＦ４６ｂを搭載し、ＤＰＦ４６ｂのマウント支持ステーを兼ねる構成とする。さらに、前記プレート７８の支持をエンジン後方リヤプレート７９まで延長して連結する構成とする。前記プレート７８を設けることで、コモンレール１近辺の燃料漏れが発生しても、燃料飛散を防止できるようになる。また、高い剛性でＤＰＦ４６ｂを支持可能となる。

図１４はＤＰＦ４６ｂ有するディーゼルエンジンをコンバインに搭載した場合の実施例である。過給器ＴＢに排気出口をフライホイール８１側に向け、ＤＰＦ４６ｂはフライホイール８１の配置する構成としている。そして、テールパイプ８０は図１４（ｃ）の平面図に示すように、グレンタンク８２の角部近傍を上方に向かって配置する構成としている。８３は脱穀装置、８４は刈取装置、８５は座席である。このように、ＤＰＦ４６ｂを過給器ＴＢの直近に配置することで、排気ガス温度の低下を防止し、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭの燃焼を妨げないようになる。また、テールパイプ８０をコンバインの上方に向かわせることで、ＤＰＦ４６ｂ再生時における高温の排気ガスが藁屑等に着火させるのを防止できるようになる。また、図１５に示すように、テールパイプ８０を一旦コンバインの右側端部に延長し、その後、上方に向かって配置するように構成してもよい。

また、図１６に示すように、ＤＰＦ４６ｂ取り付け用のブラケット８６をエンジンのリヤプレート８７と一体にしてＤＰＦ４６ｂを支持する構成とし、テールパイプ８０を機体下方に沿わせて機体後方に向かわせるように構成してもよい。

図１７に示すように、トラクタの運転席に着座した運転者の視界において、ボンネット８９によって死角となる範囲内９０にＤＰＦ４６ｂを配置する構成とする。８８は運転者の視線である。そして、ＤＰＦ４６ｂの排気ガス入口は、エンジンＥの過給器ＴＢの排気ガス出口に極力近い構成とし、排気ガス温度が下がらないようにする。ＤＰＦ４６ｂの排気ガス出口は機体の右側サイドとし、運転者の視界において、キャビンフレームの死角範囲内に排気筒９１をレイアウトできるようにＤＰＦ４６ｂを設置する構成とする。これにより、トラクタにおけるＤＰＦ４６ｂの配置を有効的に可能となる。特に、ＤＰＦ４６ｂ本体から発生する高熱の影響を少なくすることができるようになる。

図１８に示すように、燃料タンク９２をリヤフェンダー９３内に設け、ＤＰＦ４６ｂを運転席下方であってミッションケースの側方に設ける構成とする。９４はバッテリーである。このバッテリー９４も運転席の下方であってミッションケースの側方に設ける構成としている。ミッションケースに対して、ＤＰＦ４６ｂ又はバッテリー９４のいずれかが右側であってもよく、左側であってもよい。これにより、ＤＰＦ４６ｂはエンジンの排気出口に近くなり、スペース的にも無理なく設置可能となる。また、左右のリヤフェンダー９３，９３内に空洞を構成し、この空洞内に燃料を搭載することで、燃料も確保可能となる。

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 エンジン
ＰＭ 粒状化物質
１９ ステップフロア
２３ アクセルペダル
２５ アクセルレバー
４４ ＥＧＲ回路
４６ 後処理装置
４６ｂ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
４７ 排気絞り弁
５２ 圧力センサ
５９ 温度センサ
６６ ラジエータ
７４ 排気管冷却水回路
７５ 電磁バルブ
７６ 排気管

Claims (2)

1. 排気ガス中の粒状化物質（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）からなる後処理装置（４６）を備えた農業機械のディーゼルエンジンにおいて、前記後処理装置（４６）の上流側に排気ガス圧力を検出する圧力センサ（５２）を設け、後処理装置（４６）の下流側に排気絞り弁（４７）と温度センサ（５９）を設け、後処理装置（４６）の上流側において排気ガスの一部を吸気側に戻すＥＧＲ回路（４４）を構成し、通常運転状態では前記圧力センサ（５２）の値が一定値となるように前記排気絞り弁（４７）の制御を行なう構成とし、
   前記ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生運転を行なうＤＰＦ強制再生モードでは、低エンジン回転数で排気絞り弁（４７）を絞って排気温度を上昇させる構成とし、前記温度センサ（５９）の値が所定値を超えると、エンジン回転数を一旦最高回転数まで上昇させ、その後中速域の回転数まで減速させる構成とし、
   操作部にエンジン回転数を調節するアクセルレバー（２５）を設け、操作部のステップフロア（１９）にエンジン回転数を調節するアクセルペダル（２３）を設け、
   前記通常運転状態又はＤＰＦ強制再生モードにおいて、前記アクセルレバー（２５）を操作してアクセル開度が規定値以上で、前記アクセルペダル（２３）を一定以上踏み込むと、燃料噴射状態を切り替えてディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生を行う構成としたことを特徴とする農業機械のディーゼルエンジン。
2. エンジンからラジエータ（６６）に戻る冷却水回路に排気管冷却水回路（７４）を接続し、該排気管冷却水回路（７４）に電磁バルブ（７５）を設け、エンジンからの排気ガスを大気中に排出する排気管（７６）と前記排気管冷却水回路（７４）とを接触させる構成とし、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の強制再生が始まると、前記電磁バルブ（７５）を開いて排気管冷却水回路（７４）内に冷却水が流れる制御を行なう構成としたことを特徴とする請求項１に記載の農業機械のディーゼルエンジン。

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