KR102260341B1 - 작업 차량 - Google Patents

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다이 우에하라
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얀마 파워 테크놀로지 가부시키가이샤
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Abstract

DPF 시스템과 SCR 시스템을 적절히 가동시켜 엔진의 배기 가스를 양호하게 정화할 수 있으면서, DPF 재생 제어가 적절히 실행되지 않는 것에 기인하는 DPF 시스템의 고장을 미연에 회피한다. 엔진 (10) 의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질을 포집하는 DPF 시스템 (11) 과, 환원제 저류 탱크 (12B) 에 저류된 환원제를 엔진 (10) 의 배기 가스에 첨가하여 배기 가스에 포함되는 질소 산화물을 환원하는 SCR 시스템 (12) 과, DPF 시스템 (11) 에 포집되어 퇴적된 입자상 물질을 엔진 (10) 의 배기 가스를 이용하여 연소 제거하는 DPF 재생 제어, 및 환원제 저류 탱크 (12B) 에 저류되어 있는 환원제가 설정량 이하가 된 경우 또는 SCR 시스템 (12) 에 이상이 발생한 경우에 엔진 (10) 의 운전 조건을 제한하는 SCR 기준 운전 제한 제어를 실행 가능한 제어부 (22) 가 구비되고, 제어부 (22) 는, DPF 재생 제어를 SCR 기준 운전 제한 제어보다 우선하여 실행하도록 구성되어 있다.

Description

작업 차량
본 발명은, 엔진을 탑재한 트랙터 등의 농업 기계나 건설 기계 등의 작업 차량에 관한 것이다.
이 종류의 작업 차량에서는, 예를 들어 특허문헌 1 에 나타내는 바와 같이, 엔진의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질 (이하, 「PM」이라고 약칭하는 경우가 있다) 을 수트 필터 등의 DPF (Diesel Particulate Filter) 에서 포집하는 DPF 시스템이 구비되는 경우가 있고, DPF 시스템으로는, 산화 촉매를 구비한 연속 재생형의 것이 많이 사용되고 있다.
이와 같은 DPF 시스템에서는, 수트 필터에 시간 경과적으로 PM 이 퇴적되어 가므로, 그 PM 의 퇴적량이 설정량을 초과하면, 수트 필터의 유통 저항이 증대되어, PM 포집 능력이 저하됨과 함께, 엔진의 출력의 저하를 초래하는 등의 문제를 일으키게 된다. 그래서, 엔진의 운전 조건을 변경하여 배기 가스를 승온시키는 등에 의해, 엔진의 배기 가스를 이용하여 수트 필터에 퇴적된 PM 을 연소 제거하고, PM 포집 능력을 회복시키는 DPF 재생 제어가 소정의 타이밍으로 실행되고 있다.
특허문헌 2 에 기재된 작업 차량에서는, 이와 같은 DPF 재생 제어로서, 엔진의 연소 행정 후에 연료를 분사하는 포스트 분사를 실시하지 않는 저온측의 비포스트 분사 DPF 재생 제어와, 포스트 분사를 실시하는 고온측의 포스트 분사 DPF 재생 제어가 실행 가능하게 구성되어 있다.
작업 차량에서의 작업 중에, PM 의 퇴적량이 설정량을 초과하면, 저온측의 비포스트 분사 DPF 재생 제어가 자동적으로 실행된다. 그러나, 저온측의 비포스트 분사 DPF 재생 제어를 실시해도 PM 의 퇴적량이 저하되지 않는 경우가 있고, 이와 같은 경우에, 고온측의 포스트 분사 DPF 재생 제어가 실행된다.
또, 이 종류의 작업 차량에서는, 예를 들어 특허문헌 2 ∼ 5 에 나타내는 바와 같이, 환원제 저류 탱크에 저류된 요소수 등의 환원제를 엔진의 배기 가스에 첨가하여 배기 가스에 포함되는 질소 산화물 (이하, 「NOx」라고 약칭하는 경우가 있다) 을 환원하는 SCR (Selective Catalytic Reduction) 시스템이 구비되는 경우가 있다.
이와 같은 SCR 시스템에서는, 엔진의 운전 중, 환원제 저류 탱크에 저류된 환원제가 수시로 감소되어 가므로, 그 환원제의 잔량이 설정량 이하가 되면, 환원제를 절약하여 환원제 저류 탱크의 고갈을 늦추기 위해서, 엔진의 운전 조건 (예를 들어, 회전 속도나 출력) 을 제한하는 SCR 기준 출력 제한 제어가 실행되고 있다. 또, SCR 시스템에 고장 등의 이상이 발생한 경우에도, NOx 가 제거되어 있지 않은 배기 가스의 외부에 대한 배출량을 저감시키기 위해서 엔진의 운전 조건을 제한하는 SCR 기준 출력 제한 제어가 실행되고 있다.
특허문헌 4, 5 에 기재된 작업 차량에서는, 이와 같은 SCR 기준 출력 제한 제어가 실행된 경우에도, 해제 키를 사용하는 등의 특별한 조작을 실시함으로써, SCR 기준 출력 제한 제어를 일시적으로 정지할 수 있다.
일본 공개특허공보 2016-078600호 일본 공개특허공보 2013-160104호 일본 공개특허공보 2009-127521호 일본 공개특허공보 2015-175264호 국제 공개 공보 제2015/025537호
그런데, 이 종류의 작업 차량에 있어서, DPF 시스템과 SCR 시스템의 양방을 구비하는 경우에는, DPF 시스템과 SCR 시스템의 각각의 상태에 따라, 엔진의 운전 조건을 변경하여 엔진의 배기 가스를 승온시키는 등에 의해, 엔진의 배기 가스를 이용하여 DPF 시스템에 퇴적된 PM 을 연소 제거하여 PM 포집 능력을 회복시키는 DPF 재생 제어와, 엔진의 운전 조건을 제한하는 SCR 기준 출력 제한 제어가 동시에 실행되는 것이 생각된다.
그러나, DPF 재생 제어와 동시에 SCR 기준 출력 제한 제어가 실행되면, DPF 재생 제어의 실행 중이어도 엔진의 운전 조건이 제한되므로, 엔진의 배기 가스가 DPF 시스템의 재생에 적합한 온도보다 낮아지고, DPF 재생 제어를 적절히 실행할 수 없을 우려가 있다. DPF 재생 제어가 적절히 실행되지 않으면, DPF 시스템이 고장나고, 엔진의 재시동을 할 수 없는 등의 트러블이 발생하는 것도 생각된다.
또, 이와 같은 중대한 트러블을 회피하기 위해, DPF 재생 제어가 실행되는 경우에는, 해제 키 등을 사용하여 SCR 기준 출력 제한 제어를 일시적으로 정지하는 것도 생각되지만, 그 경우, 사용자는, DPF 재생 제어가 실행될 때마다, SCR 기준 출력 제한 제어를 일시적으로 정지하는 특별한 조작을 실시해야 하여, 농작업 등의 본래의 작업에 전념할 수 없다는 문제가 있다.
이 실정을 감안하여, 본 발명의 주된 과제는, DPF 시스템과 SCR 시스템을 적절히 가동시켜 엔진의 배기 가스를 양호하게 정화할 수 있으면서, DPF 재생 제어가 적절히 실행되지 않는 것에 기인하는 DPF 시스템의 고장을 미연에 회피할 수 있는 작업 차량을 제공하는 점에 있다.
본 발명의 제 1 특징 구성은, 엔진의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질을 포집하는 DPF 시스템과,
환원제 저류 탱크에 저류된 환원제를 엔진의 배기 가스에 첨가하여 배기 가스에 포함되는 질소 산화물을 환원하는 SCR 시스템과,
상기 DPF 시스템에 포집되어 퇴적된 입자상 물질을 엔진의 배기 가스를 이용하여 연소 제거하는 DPF 재생 제어, 및 상기 환원제 저류 탱크에 저류되어 있는 환원제가 설정량 이하가 된 경우 또는 상기 SCR 시스템에 이상이 발생한 경우에 엔진의 운전 조건을 제한하는 SCR 기준 운전 제한 제어를 실행 가능한 제어부가 구비되고,
상기 제어부는, 상기 DPF 재생 제어를 상기 SCR 기준 운전 제한 제어보다 우선하여 실행하도록 구성되어 있는 점에 있다.
본 구성에 의하면, DPF 시스템에서 엔진의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질을 포집하고, SCR 시스템에서 엔진의 배기 가스에 포함되는 NOx 를 환원함으로써, 엔진의 배기 가스를 적절히 정화할 수 있다.
제어부는, 소정의 타이밍 등에서 DPF 재생 제어를 실행함으로써, 엔진의 운전 조건을 변경하여 엔진의 배기 가스를 승온시키는 등에 의해, 엔진의 배기 가스를 이용하여 DPF 시스템에 퇴적된 PM 을 연소 제거하고, DPF 시스템의 PM 포집 능력을 회복할 수 있다. 또, 제어부는, 환원제 저류 탱크에 저류되어 있는 환원제가 설정량 이하가 된 경우 또는 상기 SCR 시스템에 이상이 발생한 경우에 SCR 기준 운전 제한 제어를 실행함으로써, 엔진의 운전 조건을 제한하고, 환원제를 절약하여 환원제 저류 탱크의 고갈을 늦추거나, NOx 가 제거되어 있지 않은 배기 가스의 외부에 대한 배출량을 저감시키거나 할 수 있다.
그리고, 제어부는, DPF 재생 제어를 SCR 기준 운전 제한 제어보다 우선하여 실행하므로, DPF 재생 제어의 실행 조건과 SCR 기준 운전 제한 제어의 실행 조건이 동시에 성립하는 경우에도, 특별한 조작을 필요로 하지 않고, DPF 재생 제어를 적절히 실행하고, DPF 시스템을 적절히 재생할 수 있다. 따라서, DPF 재생 제어가 적절히 실행되지 않는 것에 기인하는 DPF 시스템의 고장을 미연에 회피할 수 있다.
또한, DPF 재생 제어를 SCR 기준 운전 제한 제어보다 우선하여 실행한다는 것은, SCR 기준 운전 제한 제어를 정지하는 등에 의해 SCR 기준 운전 제한 제어를 실행하지 않은 상태에서 DPF 재생 제어를 실행하는 경우에 한정되지 않고, DPF 재생 제어를 적절히 실행할 수 있는 범위로 제한하여 SCR 기준 운전 제한 제어를 실행하는 상태에서 DPF 재생 제어를 실행하는 경우도 포함된다.
본 발명의 제 2 특징 구성은, 상기 제어부는, 상기 DPF 재생 제어의 실행 중에는, 상기 SCR 기준 운전 제한 제어를 실행하지 않도록 구성되어 있는 점에 있다.
본 구성에 의하면, 제어부는, DPF 재생 제어의 실행 중에는, SCR 기준 운전 제한 제어를 실행하지 않기 때문에, DPF 재생 제어의 실행 중에, SCR 기준 운전 제한 제어에 의해 엔진의 운전 조건이 제한되는 일이 없고, 실행 중의 DPF 재생 제어를 종료까지 적절히 실행할 수 있다. 따라서, DPF 재생 제어의 실행 중에, 그 실행 상태가 부적절해지는 것에 기인하는 DPF 시스템의 고장을 미연에 회피할 수 있다.
본 발명의 제 3 특징 구성은, 상기 제어부는, 상기 SCR 기준 운전 제한 제어의 실행 중에, 상기 DPF 재생 제어의 실행 조건이 성립한 경우에는, 상기 SCR 기준 운전 제한 제어를 정지시켜 상기 DPF 재생 제어를 실행하도록 구성되어 있는 점에 있다.
본 구성에 의하면, 제어부는, SCR 기준 운전 제한 제어의 실행 중이어도, DPF 재생 제어의 실행 조건이 성립한 경우에는, SCR 기준 운전 제한 제어를 정지시켜 DPF 재생 제어를 실행하므로, 이와 같은 경우에도, SCR 기준 운전 제한 제어에 의해 엔진의 운전 조건이 제한되지 않는 상황하에서 DPF 재생 제어를 적절히 실행할 수 있다. 따라서, SCR 기준 운전 제한 제어의 실행 중에 DPF 재생 제어가 적절히 실행되지 않는 것에 기인하는 DPF 시스템의 고장을 미연에 회피할 수 있다.
본 발명의 제 4 특징 구성은, 상기 제어부는, 상기 SCR 기준 운전 제한 제어를 정지시켜 실행하는 상기 DPF 재생 제어가 종료된 경우에 상기 SCR 기준 운전 제한 제어를 재개하도록 구성되어 있는 점에 있다.
본 구성에 의하면, SCR 기준 운전 제한 제어에 의해 엔진의 운전 조건이 제한되지 않는 상황하에서 DPF 재생 제어를 적절히 실행한 후, 제어부에 의해 자동적으로 SCR 기준 운전 제한 제어를 재개하여 엔진의 운전 조건을 다시 제한하고, 환원제를 절약하여 환원제 저류 탱크의 고갈을 늦추거나, NOx 가 제거되어 있지 않은 배기 가스의 외부에 대한 배출량을 저감시키거나 할 수 있다.
본 발명의 제 5 특징 구성은, 상기 제어부는, 상기 DPF 재생 제어로서, 엔진에서 포스트 분사가 실시되지 않는 저온측의 비포스트 분사 재생 제어와, 엔진에서 포스트 분사가 실시되는 고온측의 포스트 분사 재생 제어를 실행 가능하게 구성되고,
상기 제어부는, 상기 비포스트 분사 재생 제어는 상기 SCR 기준 운전 제한 제어보다 우선하여 실행하지 않고, 상기 포스트 분사 재생 제어는 상기 SCR 기준 운전 제한 제어보다 우선하여 실행하도록 구성되어 있는 점에 있다.
본 구성에 의하면, DPF 재생 제어에 있어서, 예를 들어 저온측의 비포스트 분사 DPF 재생 제어를 실행해도 PM 의 퇴적량이 저하되지 않는 경우 등에 고온측의 포스트 분사 DPF 재생 제어를 실행하는 등에 의해, 저온측의 비포스트 분사 DPF 재생 제어와 고온측의 포스트 분사 DPF 재생 제어를 구분하여 사용하는 형태로 DPF 시스템을 효율적으로 재생할 수 있다.
여기서, 실행 대상의 DPF 재생 제어가 저온측의 비포스트 분사 재생 제어인 경우에는, 실행 대상의 DPF 재생 제어가 고온측의 포스트 분사 재생 제어인 경우에 비해, 재생의 긴급성은 낮고, SCR 기준 운전 제한 제어보다 우선하여 실행하지 않아도, DPF 시스템이 고장날 가능성은 낮다고 생각된다.
본 구성에 의하면, 제어부는, 저온측의 비포스트 분사 재생 제어는 SCR 기준 운전 제한 제어보다 우선하여 실행하지 않기 때문에, 저온측의 비포스트 분사 재생 제어의 실행 조건과 SCR 기준 운전 제한 제어의 실행 조건이 동시에 성립했을 때에 SCR 기준 운전 제한 제어를 실행하고, 엔진의 운전 조건을 제한할 수 있다.
한편, 제어부는, 고온측의 포스트 분사 DPF 재생 제어를 SCR 기준 운전 제한 제어보다 우선하여 실행하므로, 고온측의 포스트 분사 DPF 재생 제어의 실행 조건과 SCR 기준 운전 제한 제어의 실행 조건이 동시에 성립했을 때에 DPF 재생 제어를 적절히 실행하고, 고장의 가능성이 높다고 생각되는 DPF 시스템을 적절히 재생할 수 있다.
도 1 은 트랙터의 측면도
도 2 는 운전 좌석에서 전방을 본 도면
도 3 은 엔진의 블록도
도 4 는 DPF 재생 제어의 종류를 나타내는 표
도 5 는 연료 제어에 있어서 연료 분사량과 피스톤 위치의 관계를 나타내는 도면
도 6 은 SCR 기준 운전 제한 제어의 종류를 나타내는 표
도 7 은 SCR 기준 운전 제한 제어와 DPF 재생 제어의 관계 (우선 관계) 를 나타내는 표
도 8 은 SCR 기준 운전 제한 제어의 실행 중에, 포스트 분사 DPF 재생 조건이 성립한 경우의 제어 플로를 나타내는 도면
도 9 는 SCR 기준 운전 제한 제어의 실행 중에, 비포스트 분사 DPF 재생 조건이 성립한 경우의 제어 플로를 나타내는 도면
도 10 은 포스트 분사 DPF 재생 제어의 실행 중에, SCR 기준 운전 제한 조건이 성립한 경우의 제어 플로를 나타내는 도면
도 11 은 비포스트 분사 DPF 재생 제어의 실행 중에, SCR 기준 운전 제한 조건이 성립한 경우의 제어 플로를 나타내는 도면
도 12 는 통상시에 있어서의 표시부의 표시예를 나타내는 도면
도 13 은 SCR 기준 운전 제한 제어의 실행시에 있어서의 표시부의 표시예를 나타내는 도면
본 발명에 관련된 작업 차량의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.
본 실시형태에서는, 작업 차량의 일례로서 트랙터를 예로 들지만, 작업 차량으로는, 트랙터 외에, 이앙기, 콤바인, 토목·건축 작업 장치, 제설차 등, 승용형 작업 차량에 더하여, 보행형 작업 차량도 적용 가능하다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 트랙터 (1) 는, 후방측에 작업기 (5) 를 장착 가능한 차체부 (6) 를 구비하고, 차체부 (6) 의 전부가 좌우 1 쌍의 전륜 (7) 으로 지지되고, 차체부 (6) 의 후부가 좌우 1 쌍의 후륜 (8) 으로 지지되어 있다. 차체부 (6) 의 전부에는 보닛 (9) 이 배치되고, 그 보닛 (9) 내에 구동원으로서의 엔진 (10) (디젤 엔진) 이 수용되어 있다.
보닛 (9) 의 후방측에는, 사용자가 탑승하기 위한 캐빈 (13) 이 구비되고, 그 캐빈 (13) 내에는, 사용자가 조향 조작하기 위한 스티어링 핸들 (14), 사용자의 운전 좌석 (15) 등이 구비되어 있다. 또, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 캐빈 (13) 내에는, 운전 좌석 (15) 에 착석한 사용자가 트랙터 (1) 의 정보를 시인하기 위한 표시부 (17) 로서, 대시 보드 (16) 의 상부측에 배치된 미터 패널 (19) 과, 운전 좌석 (15) 의 우측의 조종 패널 (18) 의 상부측에 배치된 모니터 (20) 가 구비되어 있다.
그리고, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 엔진 (10) 의 상부측에는, 배기 가스에 포함되는 PM 을 포집하여 배기 가스를 정화하는 DPF 시스템 (11) 이 구비되어 있다. 또, 엔진 (10) 의 후부측에는, 요소수 저류 탱크 (환원제 저류 탱크의 일례) (12B) 에 저류된 요소수 (환원제의 일례) 를 엔진 (10) 의 배기 가스에 첨가하여 엔진 (10) 의 배기 가스에 포함되는 NOx 를 환원하는 SCR 시스템 (12) 이 구비되어 있다. 이하, 도 3 에 기초하여, 엔진 (10) 의 흡기 및 배기에 대한 개략 구성에 대해 설명한다.
엔진 (10) 에는, 외부로부터 공기를 흡입하는 흡기로 (51) 와, 연료를 연소시키는 연소실 (52) 과, 연소실 (52) 로부터의 배기 가스를 외부에 배출하는 배기로 (53) 가 구비되어 있다. 또한, 도 3 에서는, 4 개의 연소실 (52) 을 갖는 4 기통의 엔진 (10) 을 나타내고 있지만, 연소실 (52) 의 수는 적절히 변경이 가능하다. 흡기로 (51) 에는, 그 공기의 흐름 방향의 상류측으로부터 순서대로, 흡기 밸브 (54), 흡기 매니폴드 (55) 가 배치되어 있다. 흡기 밸브 (54) 는, 연소실 (52) 에 공급하는 공기 공급량을 조정 가능하게 구성되어 있고, 흡기 매니폴드 (55) 는, 흡입 공기를 복수의 연소실 (52) 의 각각에 대해 분배 공급하도록 구성되어 있다.
엔진 (10) 에는, 연소실 (52) 에 연료를 공급하기 위해서, 커먼 레일 (56) 과 인젝터 (57) 가 구비되어 있다. 커먼 레일 (56) 에는, 연료 펌프 (도시 생략) 에 의해 연료가 압송되고 있다. 인젝터 (57) 는, 각 연소실 (52) 에 배치되어 있고, 커먼 레일 (56) 에서 고압으로 저장된 연료를 소정의 타이밍으로 각 연소실 (52) 에 분출한다.
배기로 (53) 에는, 배기 가스의 흐름 방향의 상류측으로부터 순서대로, 배기 매니폴드 (58), 배기 밸브 (59), DPF 시스템 (11), SCR 시스템 (12) 이 배치되어 있다. 배기 매니폴드 (58) 는, 각 연소실 (52) 에서 발생한 배기 가스를 합쳐서 배출하도록 구성되어 있고, 배기 밸브 (59) 는, 엔진 (10) 의 외부에 배출하는 배기 가스의 배기량을 조정 가능하게 구성되어 있다.
DPF 시스템 (11) 은, 배기 가스의 흐름 방향의 상류측으로부터 순서대로, 산화 촉매 (11a), 수트 필터 (11b) 를 구비하고 있고, 산화 촉매 (11a) 및 수트 필터 (11b) 는 DPF 케이스 (11A) 내에 수용되어 있다.
산화 촉매 (11a) 는, 배기 가스에 포함되는 일산화 탄소, 일산화 질소 등의 산화를 촉진하도록 구성되어 있다. 수트 필터 (11b) 는, 배기 가스에 포함되는 그을음 등의 PM 을 포집하도록 구성되어 있다. 수트 필터 (11b) 에서 포집하여 퇴적된 PM 은, 후술하는 DPF 재생 제어를 적당한 타이밍으로 실시하여 연소 제거하도록 구성되어 있다.
SCR 시스템 (12) 은, 배기 가스의 흐름 방향의 상류측으로부터 순서대로, 환원제로서의 요소수를 배기 가스에 첨가하는 요소수 분사 노즐 (환원제 첨가부의 일례) (12a), 선택 환원 촉매 (SCR) (12b), 암모니아 슬립 억제 촉매 (ASC) (12c) 를 구비하고 있다. 선택 환원 촉매 (12b) 및 암모니아 슬립 억제 촉매 (12c) 는 중공의 SCR 케이스 (12A) 내에 수용되어 있다.
선택 환원 촉매 (12b) 는, 요소수로부터 배기 가스에 포함된 암모니아 (NH3) 가 존재하는 분위기하에서, 배기 가스에 포함되는 NOx 를 선택적으로 환원하도록 구성되어 있다.
암모니아 슬립 억제 촉매 (12c) 는, 백금 등의 산화 촉매 등으로 이루어지고, 선택 환원 촉매 (12b) 를 예기치 못하게 통과해 온 암모니아를 산화하도록 구성되어 있다. 암모니아를 산화하여 질소, 일산화 질소, 물 등으로 변화시킴으로써, 암모니아가 외부에 방출되는 것을 방지한다.
이 SCR 시스템 (12) 은, 환원제로서의 요소수를 저류하는 요소수 저류 탱크 (12B) 와, 요소수 저류 탱크 (12B) 로부터 요소수를 취출하여 요소수 분사 노즐 (12a) 에 공급하는 요소수 공급 장치 (환원제 공급부의 일례) (12D) 를 구비하고 있다. 요소수 공급 장치 (12D) 는, 펌프 등을 구비하고 있고, 요소수 취출로 (12d) 를 통하여 요소수 저류 탱크 (12B) 로부터 요소수를 흡입하고, 요소수 공급로 (12f) 를 통하여 요소수 분사 노즐 (12a) 에 요소수를 공급하도록 구성되어 있다. 요소수 공급 장치 (12D) 에서 흡입한 요소수의 일부는 요소수 복귀로 (12e) 를 통하여 요소수 저류 탱크 (12B) 에 돌아가게 되어 있다. 요소수 공급 장치 (12D) 에 의해 요소수 취출로 (12d) 를 통하여 공급된 요소수를 요소수 분사 노즐 (12a) 로부터 배기 가스에 분사함으로써, 요소수를 배기 가스에 첨가하도록 구성되어 있다.
또한, 엔진 (10) 은, EGR 장치 (60) 를 구비하고 있고, 배기 가스의 일부를 흡기측에 환류 가능하게 구성되어 있다. EGR 장치 (60) 는, 배기로 (53) 의 배기 가스의 일부를 흡기로 (51) 에 환류시키는 EGR 로 (61) 를 구비하고 있다. EGR 로 (61) 에는, 배기 가스의 흐름 방향의 상류측으로부터 순서대로, 환류하는 배기 가스를 냉각시키는 EGR 쿨러 (62), 배기 가스의 환류량을 조정 가능한 EGR 밸브 (63) 가 배치되어 있다.
엔진 (10) 에는, 각종 센서가 구비되어 있다.
센서로는, 예를 들어 엔진 (10) 의 회전 속도를 검출하는 엔진 회전 속도 센서 (64), DPF 시스템 (11) 에 있어서의 산화 촉매 (11a) 의 상류측의 온도를 검출하는 산화 촉매 온도 센서 (65), DPF 시스템 (11) 에 있어서의 수트 필터 (11b) 의 상류측의 온도를 검출하는 수트 필터 온도 센서 (66), DPF 시스템 (11) 에 있어서의 수트 필터 (11b) 의 상류측과 하류측의 차압을 검출하는 차압 센서 (67) 등이 구비되어 있다.
또, 센서로는, 예를 들어 SCR 시스템 (12) 의 선택 환원 촉매 (12b) 의 상류측 (정확하게는 요소수 분사 노즐 (12a) 의 상류측) 이고, 또한 DPF 시스템 (11) 에 있어서의 수트 필터 (11b) 의 하류측의 배기 가스에 포함되는 NOx 의 농도를 검출하는 상류측 NOx 센서 (68), SCR 시스템 (12) 의 암모니아 슬립 억제 촉매 (12c) 보다 하류측의 배기 가스에 포함되는 NOx 의 농도를 검출하는 하류측 NOx 센서 (69), SCR 시스템 (12) 의 요소수 저류 탱크 (12B) 에 저류되어 있는 요소수의 잔량을 검출하는 요소수 잔량 센서 (70), SCR 시스템 (12) 의 요소수 분사 노즐 (12a) 에 대한 요소수의 공급 압력을 검출하는 요소수 공급 압력 센서 (도시 생략) 등이 구비되어 있다.
제어부 (22) 는, 주로 엔진 (10) 의 출력 상태나 DPF 시스템 (11) 등의 제어를 실시하는 ECU (Engine Control Unit) (22A) 나 SCR 시스템 (12) 의 제어를 실시하는 DCU (Dosing Control Unit) (22B) 등을 구비하여 구성되어 있다.
제어부 (22) 는, 각종 센서의 검출 정보, 및 미리 설정되어 있는 맵 등을 사용하여, 흡기 밸브 (54) 에 의한 공기 공급량, 배기 밸브 (59) 에 의한 배기량, 인젝터 (57) 에 의한 연료 분사 타이밍이나 연료 분사량, EGR 밸브 (63) 에 의한 환류량 등을 제어함으로써, 엔진 (10) 의 출력 상태가 소정의 출력 상태가 되도록 하고 있다. 제어부 (22) 는, 예를 들어 엔진 회전 속도 센서 (64) 에서 검출되는 엔진 회전 속도가 소정의 엔진 회전 속도가 되도록, 흡기 밸브 (54) 에 의한 공기 공급량, 배기 밸브 (59) 에 의한 배기량, 인젝터 (57) 에 의한 연료 분사 타이밍이나 연료 분사량, EGR 밸브 (63) 에 의한 환류량 등을 제어하고 있다.
또, 제어부 (22) 는, 각종 센서의 검출 정보 등을 사용하여, 요소수 분사 노즐 (12a) 로부터의 요소수의 분사량을 제어함으로써, NOx 의 제거율을 소정의 제거율이 되도록 하고 있다. 예를 들어, 제어부 (22) 는, 상류측 NOx 센서 (68) 에서 검출되는 선택 환원 촉매 (12b) 의 상류측의 NOx 농도에 기초하여, 선택 환원 촉매 (12b) 로 NOx 를 환원하기 위해서 필요한 암모니아량을 추정하고, 요소수 분사 노즐 (12a) 로부터 분사되는 요소수의 분사량을 제어하고 있다. 또한, 제어부 (22) 는, 하류측 NOx 센서 (69) 에서 검출되는 선택 환원 촉매 (12b) 의 하류측의 NOx 농도에 기초하여, 선택 환원 촉매 (12b) 로 환원된 NOx 의 비율을 추정하고, NOx 의 제거율을 소정의 제거율이 되도록, 상류측 NOx 센서 (68) 의 검출값으로부터 결정한 요소수의 분사량에 대해 피드백 보정을 실시하고 있다.
상기 서술한 바와 같이, DPF 시스템 (11) 에서는, 수트 필터 (11b) 에 의해 PM 을 포집하므로, 수트 필터 (11b) 에는 PM 이 퇴적되어 가게 된다.
그래서, 제어부 (22) 는, 소정의 타이밍으로, 엔진 (10) 의 운전 조건을 변경하여 배기 가스를 승온시키는 등에 의해, DPF 시스템 (11) 에 있어서의 수트 필터 (11b) 에 퇴적된 PM 을 연소 제거하고, DPF 의 PM 포집 능력을 회복시키는 DPF 재생 제어를 실행 가능하게 구성되어 있다.
또, 상기 서술한 바와 같이, SCR 시스템 (12) 에서는, 요소수 저류 탱크 (12B) 에 저류되어 있는 요소수를 요소수 분사 노즐 (12a) 로부터 분사하므로, 엔진 (10) 의 운전 중에는 요소수 저류 탱크 (12B) 에 저류되어 있는 요소수가 수시로 감소해 가게 된다. 요소수 저류 탱크 (12B) 에서 요소수가 고갈되면, 배기 가스에 요소수가 분사되지 않게 되고, 배기 가스에 포함되는 NOx 가 그대로 외부에 배출되는 문제가 발생한다. 또, SCR 시스템 (12) 에 고장 등의 이상이 발생한 경우에도, 배기 가스에 포함되는 NOx 가 그대로 외부에 배출되는 문제가 발생한다.
그래서, 제어부 (22) 는, 요소수 저류 탱크 (12B) 에 저류되어 있는 요소수가 설정량 이하가 된 경우, 및 SCR 시스템 (12) 에 고장 등의 이상이 발생한 경우에, 요소수의 사용을 절약하여 요소수 저류 탱크 (12B) 의 고갈을 늦추거나, NOx 가 제거되어 있지 않은 배기 가스의 외부에 대한 배출량을 저감시키거나 하기 위해, 엔진 (10) 의 회전 속도나 출력 등의 운전 조건을 제한하는 SCR 기준 출력 제한 제어를 실행 가능하게 구성되어 있다.
이하, DPF 재생 제어, 및 SCR 기준 출력 제한 제어에 대해 설명을 추가한다.
＜DPF 재생 제어＞
도 4 에 나타내는 바와 같이, 제어부 (22) 는, DPF 재생 제어로서, 자기 재생 제어와 어시스트 재생 제어와 리셋 재생 제어와 주차 재생 제어를 실행 가능하게 구성되어 있다. 도 5 는, 자기 재생 제어와 어시스트 재생 제어와 리셋 재생 제어와 주차 재생 제어의 각각에 있어서, 어떠한 연료 제어를 실시하는지를 나타내는 도면이다. 이 도 5 에서는, 세로축을 연료 분사량으로 하고, 가로축을 피스톤 위치로 하고 있다.
자기 재생 제어 및 어시스트 재생 제어는, 후술하는 연료 제어에서 인젝터 (57) 에 의한 포스트 분사가 실시되지 않는 재생 제어이며, 비포스트 분사 DPF 재생 제어에 해당한다. 또, 리셋 재생 제어 및 주차 재생 제어는, 후술하는 연료 제어에서 인젝터 (57) 에 의한 포스트 분사가 실시되는 재생 제어이며, 포스트 분사 DPF 재생 제어에 해당한다.
자기 재생 제어와 어시스트 재생 제어와 리셋 재생 제어와 주차 재생 제어의 어느 처리를 실행할지의 우선 순위에 대해서는, 자기 재생 제어를 실시해도 수트 필터 (11b) 의 PM 퇴적량이 설정량 이상이 되는 경우에, 제어부 (22) 가, 어시스트 재생 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 어시스트 재생 제어를 실시해도 수트 필터 (11b) 의 PM 퇴적량이 감소하지 않는 경우에, 제어부 (22) 가, 리셋 재생 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 또, 리셋 재생 제어를 실시해도 수트 필터 (11b) 의 PM 퇴적량이 감소하지 않는 경우에, 제어부 (22) 가, 주차 재생 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 자기 재생 제어와 어시스트 재생 제어와 리셋 재생 제어는 트랙터 (1) 에서 작업을 실시하면서 실행할 수 있고, 주차 재생 제어는 트랙터 (1) 에서 작업을 실시하면서는 실행할 수 없다.
(자기 재생 제어)
제어부 (22) 는, 엔진 (10) 의 운전 상태를 소정의 운전 상태 (사용자의 운전 조작이나 작업에 적합한 운전 상태) 가 되도록 엔진 (10) 을 제어하고 있으므로, 엔진 (10) 의 배기 가스의 온도 (예를 들어, 산화 촉매 온도 센서 (65) 의 검출 온도) 가 PM 을 연소 제거하는 데에 충분한 고온이 되어 있는 경우가 있다. 예를 들어, 엔진 (10) 의 회전 속도를 상승시킬 필요가 있는 부하가 큰 작업이면, 그 작업에 적합한 엔진 (10) 의 회전 속도로 상승시키므로, 엔진 (10) 의 배기 가스의 온도가 PM 을 연소 제거하는 데에 충분한 고온이 된다. 이와 같은 경우에는, 제어부 (22) 가 엔진 (10) 의 통상 운전을 실시함으로써, DPF 시스템 (11) 에 있어서의 수트 필터 (11b) 에 퇴적된 PM 의 연소 제거가 자연스럽게 실시되게 된다. 그래서, 도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 제어부 (22) 가, 연료 제어로서, 연소 행정에 있어서 인젝터 (57) 에 의해 메인 분사와 그 직전의 프리 분사를 실시하여, 엔진 (10) 의 통상 운전을 실시함으로써, 자기 재생 제어가 실시되게 된다. 따라서, 자기 재생 제어는, 제어부 (22) 가 엔진 (10) 을 통상 운전시키는 것 등 (예를 들어, 엔진 (10) 의 회전 속도를 소정 속도보다 증대시키는 운전을 실시하는 것) 이 실행 조건으로 되어 있고, 이 실행 조건이 성립하면, 제어부 (22) 가 자기 재생 제어를 실행한다.
(어시스트 재생 제어)
어시스트 재생 제어는, 트랙터 (1) 의 주행 전이나 주행 중에 PM 퇴적량이 설정량 이상이 되는 것 등이 실행 조건으로 되어 있고, 이 실행 조건이 성립하면, 제어부 (22) 가 어시스트 재생 제어를 실행한다.
어시스트 재생 제어에서는, 제어부 (22) 가, 흡기량 제어로서 흡기 밸브 (54) 의 개도를 스로틀측으로 조정함과 함께, 도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 연료 제어로서 연소 행정에 있어서 인젝터 (57) 에 의해 메인 분사와 그 직전의 프리 분사에 추가하여, 메인 분사 직후의 애프터 분사를 실시함으로써, DPF 시스템 (11) 의 DPF 케이스 (11A) 내의 온도 (예를 들어, 산화 촉매 온도 센서 (65) 나 수트 필터 온도 센서 (66) 의 검출 온도) 를 설정 온도 (예를 들어, 250 ℃ ∼ 500 ℃) 로 제어한다.
이 어시스트 재생 제어는, 실행 중에 PM 퇴적량이 설정량 미만이 되는 것이나, 후술하는 리셋 재생 제어나 주차 재생 제어의 실행 조건 (이행 조건) 이 성립하는 것 등이 정지 조건으로 되어 있고, 이 정지 조건이 성립하면, 제어부 (22) 는 어시스트 재생 제어를 종료한다.
(리셋 재생 제어)
리셋 재생 제어는, 인위적으로 재생 스위치 (21) (도 2 참조) 를 조작하여 리셋 재생 제어의 실행을 지시하는 것이 실행 조건으로 되어 있고, 이 실행 조건이 성립하면, 제어부 (22) 가 리셋 재생 제어를 실행한다. 본 실시형태에서는, 예를 들어 어시스트 재생 제어를 설정 시간 실행해도 PM 퇴적량이 설정량 미만이 되지 않는 것이나, 전회의 리셋 재생 제어의 실행시부터의 엔진 (10) 의 누적 구동 시간이 설정 시간 (예를 들어, 100 시간) 을 경과하는 것 등의 상황이 된 경우에, 제어부 (22) 가, 재생 스위치 (21) 를 점멸시키는 등에 의해, 재생 스위치 (21) 를 조작하여 리셋 재생 제어의 실행을 지시하는 것을 사용자에게 재촉하게 되어 있다.
리셋 재생 제어에서는, 제어부 (22) 가, 도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 어시스트 재생 제어에 추가하여, 연소 행정 후에 인젝터 (57) 에 의해 연소실 (52) 내에 연료를 분사하는 포스트 분사를 실시함으로써, DPF 케이스 (11A) 내의 온도를 설정 온도 이상 (예를 들어, 560 도 정도) 으로 제어한다.
이 리셋 재생 제어는, 개시부터 설정 시간 (예를 들어, 30 분) 이 경과하는 것 등이 정지 조건으로 되어 있고, 이 정지 조건이 성립하면, 제어부 (22) 는, 리셋 재생 제어를 종료한다.
(주차 재생 제어)
주차 재생 제어는, 인위적으로 재생 스위치 (21) 를 조작하여 주차 재생 제어의 실행을 지시하는 것이 실행 조건으로 되어 있고, 이 실행 조건이 성립하면, 제어부 (22) 가 주차 재생 제어를 실행한다. 본 실시형태에서는, 예를 들어 리셋 재생 제어를 실행해도 PM 퇴적량이 설정량 미만이 되지 않는 것 등의 상황이 된 경우에, 제어부 (22) 가, 재생 스위치 (21) 를 점멸시키는 등에 의해, 재생 스위치 (21) 를 조작하여 주차 재생 제어의 실행을 지시하는 것을 사용자에게 재촉하게 되어 있다.
주차 재생 제어에서는, 트랙터 (1) 를 정지시킨 상태에서, 제어부 (22) 가, 도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 리셋 재생 제어에 추가하여, 엔진 회전 속도가 하이 아이들용 엔진 회전 속도가 되도록 엔진 회전 속도를 증대시킴으로써, DPF 케이스 (11A) 내의 온도를 설정 온도 이상 (예를 들어, 600 도 정도) 으로 제어한다.
이 주차 재생 제어는, 개시부터 설정 시간 (예를 들어, 30 분) 이 경과하는 것 등이 정지 조건으로 되어 있고, 이 정지 조건이 성립하면, 제어부 (22) 는 주차 재생 제어를 종료한다.
여기서, 수트 필터 (11b) 의 PM 퇴적량을 구하는 방법에 대해 설명한다.
수트 필터 (11b) 에 있어서의 상류측과 하류측의 차압에 대한 PM 퇴적량의 관계가 실험 등에 의해 미리 설정되어 있다. 제어부 (22) 가, 미리 설정된 차압에 대한 PM 퇴적량의 관계를 사용하여, 차압 센서 (67) 의 검출 정보에 기초하여, PM 퇴적량을 나타내는 PM 퇴적량 정보를 취득할 수 있다. 또, 엔진 (10) 으로부터 배출되는 PM 의 배출량으로부터 DPF 시스템 (11) 에 있어서 연소 제거되는 PM 의 재생량을 뺌으로써, PM 퇴적량을 구할 수도 있다. PM 의 배출량 및 PM 의 재생량은, 엔진 (10) 의 운전 상태가 어떠한 운전 상태인지에 따라 상이하므로, 실험 등에 의해, 엔진 (10) 의 운전 상태에 대한 PM 의 배출량 및 PM 의 재생량의 관계를 미리 설정해 둘 수 있다. 이로써, 제어부 (22) 는, 엔진 회전 속도 센서 (64) 의 검출 정보 등의 엔진 (10) 의 운전 상태에 관한 정보를 취득함으로써, 미리 설정된 엔진 (10) 의 운전 상태에 대한 PM 의 배출량 및 PM 의 재생량의 관계를 사용하여, PM 퇴적량을 나타내는 PM 퇴적량 정보를 취득할 수 있다.
＜SCR 기준 출력 제한 제어＞
도 6 에 나타내는 바와 같이, 제어부 (22) 는, SCR 기준 출력 제한 제어로서, 요소수 잔량 운전 제한 제어와, 시스템 이상 운전 제한 제어를 실행 가능하게 구성되어 있다.
(요소수 잔량 운전 제한 제어)
요소수 잔량 운전 제한 제어는, 요소수 잔량 센서 (70) 에서 검출되는 요소수 저류 탱크 (12B) 의 요소수 잔량 (후술하는 바 그래프 (19d, 19f) (도 12 참조) 로 나타내는 요소수 잔량) 이 설정량 이하가 된 경우에 엔진 (10) 의 운전 조건을 제한하는 제어이다. 또한, 본 실시형태에서는, 요소수 잔량 센서 (70) 는, 요소수 저류 탱크 (12B) 내의 수위를 검출하는 레벨 센서로 구성되어 있고, 요소수 잔량이 0 ％ 로 검출된 경우에도, 그 시점에서는, 요소수 저류 탱크 (12B) 는 완전히 고갈되어 있지 않고, 요소수 저류 탱크 (12B) 내에 소량의 요소수가 남아 있다.
그래서, 이 요소수 잔량 운전 제한 제어는, 요소수 잔량 센서 (70) 에서 검출되는 요소수 저류 탱크 (12B) 의 요소수 잔량이 설정량 (예를 들어 0 ％) 이하가 된 것 등을 실행 조건으로 하는 제 1 단계와, 요소수 잔량 센서 (70) 에서 검출되는 요소수 저류 탱크 (12B) 의 요소수 잔량이 상기 설정량 (예를 들어 0 ％) 이하이고, 또한 요소수 저류 탱크 (12B) 로부터의 요소수의 적절한 취출 (흡입) 이 불능이 된 것 등을 실행 조건으로 하는 제 2 단계가 설정되어 있다. 또한, 요소수 저류 탱크 (12B) 로부터의 요소수의 적절한 취출이 불능이 된 것은, 예를 들어 전술한 요소수 공급 압력 센서로 검출되는 요소수의 공급 압력이 소정 압력 미만이 된 경우 등이 해당한다.
요소수 잔량 운전 제한 제어의 제 1 단계의 실행 조건이 성립하면, 제어부 (22) 가 요소수 잔량 운전 제한 제어의 제 1 단계를 실행하고, 요소수 잔량 운전 제한 제어의 제 2 단계의 실행 조건이 성립하면, 제어부 (22) 가 요소수 잔량 운전 제한 제어의 제 2 단계를 실행한다.
요소수 잔량 운전 제한 제어의 제 1 단계에서는, 제어부 (22) 는, 인젝터 (57) 에 의한 연료의 분사량을 제 1 설정량 (예를 들어 75 ％) 으로 제한함으로써, 엔진 (10) 의 운전 조건을 제한한다.
이 요소수 잔량 운전 제한 제어의 제 1 단계는, 실행 중에 요소수 잔량이 설정량 이상이 되는 것이나, 요소수 잔량 운전 제한 제어의 제 2 단계의 실행 조건 (이행 조건) 이 성립하는 것 등이 정지 조건으로 되어 있고, 이 정지 조건이 성립하면, 제어부 (22) 는 요소수 잔량 운전 제한 제어의 제 1 단계를 종료한다.
요소수 잔량 운전 제한 제어의 제 2 단계에서는, 제어부 (22) 는, 인젝터 (57) 에 의한 연료의 분사량을 제 1 단계보다 낮은 제 2 설정량 (예를 들어 50 ％) 으로 제한하고, 또한, 엔진 (10) 회전 속도를 통상적인 아이들용 회전 속도보다 낮은 로우 아이들용 회전 속도로 제한함으로써, 엔진 (10) 의 운전 조건을 제 1 단계보다 제한한다.
이 요소수 잔량 운전 제한 제어의 제 2 단계는, 실행 중에 요소수 잔량이 설정량 이상이 되는 것이나, 요소수 저류 탱크 (12B) 로부터의 요소수의 흡입 (취출) 이 실제로 가능해지는 것 등이 정지 조건으로 되어 있고, 이 정지 조건이 성립하면, 제어부 (22) 는 요소수 잔량 운전 제한 제어의 제 2 단계를 종료한다.
또한, 요소수 잔량 운전 제한 제어의 제 1 단계의 실행 전에 있어서, 요소수 잔량이 설정량 (예를 들어 0 ％) 보다 많은 주의용 설정량 (예를 들어 15 ％) 이하가 된 경우에는, 사전에 주의 환기하기 위해, 캐빈 (13) 내에 설치된 경보 버저 (도시 생략) 로부터 소정 시간 (예를 들어 1 분간) 단속하여 경보음이 발해진다. 그리고, 요소수 잔량 운전 제한 제어의 제 1 단계의 실행시에는, 캐빈 (13) 내에 설치된 경보 버저 (도시 생략) 로부터 소정 시간 (예를 들어 1 분간) 연속하여 경보음이 발해지고, 요소수 잔량 운전 제한 제어의 제 2 단계의 실행시에는, 정지 조건이 성립할 때까지 경보 버저로부터 경보음이 연속하여 발해진다.
(시스템 이상 운전 제한 제어)
시스템 이상 운전 제한 제어는, SCR 시스템 (12) 의 이상 발생으로부터의 운전 시간이 설정 시간 (예를 들어 3 시간, 재발의 경우에는 10 분) 이상이 된 경우에 엔진 (10) 의 운전 조건을 제한하는 제어이다. SCR 시스템 (12) 의 이상이란, 예를 들어 소정량 이상의 요소수를 요소수 분사 노즐 (12a) 로부터 분사하고 있음에도 불구하고, 하류측 NOx 센서 (69) 의 검출값이 전혀 개선되지 않는 경우 등이 해당한다.
이 시스템 이상 운전 제한 제어는, 이상 발생으로부터의 엔진 (10) 의 운전 시간이 제 1 설정 시간 이상이고, 제 1 설정 시간보다 긴 제 2 설정 시간 (예를 들어 4 시간, 재발의 경우에는 30 분) 미만인 것 등을 실행 조건으로 하는 제 1 단계와, 이상 발생으로부터의 엔진 (10) 의 운전 시간이 제 2 설정 시간 이상인 것 등을 실행 조건으로 하는 제 2 단계가 설정되어 있다.
시스템 이상 운전 제한 제어의 제 1 단계의 실행 조건이 성립하면, 제어부 (22) 가 시스템 이상 운전 제한 제어의 제 1 단계를 실행하고, 시스템 이상 운전 제한 제어의 제 2 단계의 실행 조건이 성립하면, 제어부 (22) 가 시스템 이상 운전 제한 제어의 제 2 단계를 실행한다.
시스템 이상 운전 제한 제어의 제 1 단계에서는, 제어부 (22) 는, 인젝터 (57) 에 의한 연료의 분사량을 상기 제 2 설정량 (예를 들어 50 ％) 으로 제한하고, 또한, 엔진 (10) 의 최대 토크용 회전 속도를 통상보다 낮게 제한함으로써, 엔진 (10) 의 운전 조건을 제한한다.
이 시스템 이상 운전 제한 제어의 제 1 단계는, 실행 중에 이상이 해소되는 것이나, 시스템 이상 운전 제한 제어의 제 2 단계의 실행 조건 (이행 조건) 이 성립하는 것 등이 정지 조건으로 되어 있고, 이 정지 조건이 성립하면, 제어부 (22) 는 시스템 이상 운전 제한 제어의 제 1 단계를 종료한다.
시스템 이상 운전 제한 제어의 제 2 단계에서는, 제어부 (22) 는, 인젝터 (57) 에 의한 연료의 분사량을 상기 제 2 설정량 (예를 들어 50 ％) 으로 제한하고, 또한, 엔진 (10) 의 회전 속도를 로우 아이들용 회전 속도로 제한함으로써, 엔진 (10) 의 운전 조건을 제 1 단계보다 제한한다.
이 시스템 이상 운전 제한 제어의 제 2 단계는, 실행 중에 이상이 해소되는 것 등이 정지 조건으로 되어 있고, 이 정지 조건이 성립하면, 제어부 (22) 는 시스템 이상 운전 제한 제어의 제 2 단계를 종료한다.
또한, 시스템 이상 운전 제한 제어의 제 1 단계의 실행 전에 있어서, 이상 발생으로부터의 엔진 (10) 의 운전 시간이 제 1 설정 시간 미만인 경우에는, 사전에 주의 환기하기 위해, 경보 버저로부터 소정 시간 (예를 들어 1 분간) 단속하여 경보음이 발해진다.
그리고, 시스템 이상 운전 제한 제어의 제 1 단계의 실행시에는, 경보 버저로부터 소정 시간 (예를 들어 1 분간) 연속하여 경보음이 발해지고, 시스템 이상 운전 제한 제어의 제 2 단계의 실행시에는, 정지 조건이 성립할 때까지 경보 버저로부터 경보음이 연속하여 발해진다.
＜DPF 재생 제어와 SCR 기준 출력 제한 제어의 관계＞
여기서, DPF 재생 제어는, 엔진 (10) 의 운전 조건을 변경하여 배기 가스의 온도를 승온시키는 등에 의해, 배기 가스를 이용하여 DPF 시스템 (11) 의 수트 필터 (11b) 에 퇴적된 PM 을 연소 제거하고, DPF 시스템 (11) 의 PM 포집 능력을 회복시키는 제어이며, 한편, SCR 기준 운전 제한 제어는, 엔진 (10) 의 운전 조건을 제한하는 제어이므로, SCR 기준 운전 제한 제어가 실행되어 엔진 (10) 의 운전 조건이 제한되어 있는 경우에, DPF 재생 제어가 실행되어도, 엔진 (10) 의 배기 가스의 승온 등이 불충분해지고, DPF 시스템 (11) 의 PM 포집 능력을 적절히 회복할 수 없을 우려가 있다.
또, 실행 대상의 DPF 재생 제어가 저온측의 비포스트 분사 재생 제어인 경우에는, 실행 대상의 DPF 재생 제어가 고온측의 포스트 분사 재생 제어인 경우에 비해, 재생의 긴급성은 낮고, SCR 기준 운전 제한 제어보다 우선하여 실행하지 않아도, DPF 시스템 (11) 이 고장날 가능성은 낮다고 생각된다.
그래서, 제어부 (22) 는, DPF 재생 제어의 실행 조건과, SCR 기준 출력 제한 제어의 실행 조건이 함께 성립한 경우에는, 미리 정해진 제어를 우선하여 실행하도록 구성되어 있다.
제어부 (22) 는, 도 7 의 하측 2 단에 나타내는 바와 같이, 리셋 재생 제어나 주차 재생 제어 등의 고온측의 포스트 분사 DPF 재생 제어의 실행 조건과, SCR 기준 출력 제한 제어의 실행 조건이 함께 성립한 경우에는, 고온측의 포스트 분사 DPF 재생 제어를 SCR 기준 출력 제한 제어보다 우선하여 실행하도록 구성되어 있다.
이와 같이 함으로써, 고온측의 포스트 분사 DPF 재생 제어의 실행 조건과 SCR 기준 운전 제한 제어의 실행 조건이 동시에 성립했을 때에, 포스트 분사 DPF 재생 제어를 적절히 실행하고, 고장의 가능성이 높다고 생각되는 DPF 시스템 (11) 을 적절히 재생할 수 있다.
제어부 (22) 는, 도 7 의 상측 2 단에 나타내는 바와 같이, 자기 재생 제어나 어시스트 재생 제어 등의 저온측의 비포스트 분사 DPF 재생 제어의 실행 조건과, SCR 기준 출력 제한 제어의 실행 조건이 함께 성립한 경우에는, 비포스트 분사 DPF 재생 제어를 SCR 기준 출력 제한 제어보다 우선하여 실행하지 않도록 구성되어 있다. 또한, 제어부 (22) 는, 비포스트 분사 DPF 재생 제어의 실행 조건과, SCR 기준 출력 제한 제어의 실행 조건이 함께 성립한 경우에, 비포스트 분사 DPF 재생 제어와 SCR 기준 출력 제한 제어를 병행하여 실행하도록 구성되어 있어도 되지만, 본 실시형태에서는, SCR 기준 출력 제한 제어를 비포스트 분사 DPF 재생 제어보다 우선하여 실행하도록 구성되어 있는 경우를 예로 들고 있다.
이와 같이 함으로써, 저온측의 비포스트 분사 DPF 재생 제어의 실행 조건과 SCR 기준 운전 제한 제어의 실행 조건이 동시에 성립했을 때, SCR 기준 운전 제한 제어를 적절히 실행하고, 엔진 (10) 의 운전 조건을 적절히 제한할 수 있다.
이하, 도 8 ∼ 도 11 의 플로 차트를 참조하여 구체예에 대해 설명을 추가한다.
도 8 은, SCR 기준 운전 제한 제어의 실행 중에, 포스트 분사 DPF 재생 제어의 실행 조건이 성립한 경우의 제어 플로를 나타내고 있다.
동 도 8 에 나타내는 바와 같이, SCR 기준 운전 제한 제어의 실행 중에, 포스트 분사 DPF 재생 제어의 실행 조건이 성립하면, SCR 기준 운전 제한 제어가 일시적으로 정지되고, 포스트 분사 DPF 재생 제어가 실행된다 (스텝 ＃11 의 예, 스텝 ＃12, 스텝 ＃13).
그리고, 설정 시간이 경과하는 등의 포스트 분사 DPF 재생 제어의 정지 조건이 성립하면, 포스트 분사 DPF 재생 제어가 정지되고, SCR 기준 운전 제한 제어가 재개된다 (스텝 ＃14 의 예, 스텝 ＃15, 스텝 ＃16).
또한, 도 8 의 제어 플로에 있어서, 포스트 분사 DPF 재생 제어가 리셋 재생 제어인 경우에는, 예를 들어 리셋 재생 제어가 정지된 후 (스텝 ＃15 와 스텝 ＃16 의 사이) 에 주차 재생 제어의 실행 조건이 성립하는지의 여부를 확인하고, 주차 재생 제어의 실행 조건이 성립하면, 리셋 재생 제어에 연속하여 주차 재생 제어가 실행되도록 구성할 수 있다.
도 9 는, SCR 기준 운전 제한 제어의 실행 중에, 비포스트 분사 DPF 재생 제어의 실행 조건이 성립한 경우의 제어 플로를 나타내고 있다.
동 도 9 에 나타내는 바와 같이, SCR 기준 운전 제한 제어의 실행 중에, 비포스트 분사 DPF 재생 제어의 실행 조건이 성립해도, SCR 기준 운전 제한 제어의 정지 조건이 성립하지 않는 동안에는, SCR 기준 운전 제한 제어가 계속된다 (스텝 ＃21 의 예, 스텝 ＃22 의 아니오, 리턴).
그 후, SCR 기준 운전 제한 제어의 정지 조건이 성립하면, SCR 기준 운전 제한 제어가 정지되고, 비포스트 분사 DPF 재생 제어가 실행된다 (스텝 ＃22 의 예, 스텝 ＃23, 스텝 ＃24).
도 10 은, 포스트 분사 DPF 재생 제어의 실행 중에, SCR 기준 운전 제한 제어의 실행 조건이 성립한 경우의 제어 플로를 나타내고 있다.
동 도 10 에 나타내는 바와 같이, 포스트 분사 DPF 재생 제어의 실행 중에, SCR 기준 운전 제한 제어의 실행 조건이 성립해도, 포스트 분사 DPF 재생 제어의 정지 조건이 성립하지 않는 동안에는, 포스트 분사 DPF 재생 제어가 계속된다 (스텝 ＃31 의 예, 스텝 ＃32 의 아니오, 리턴).
그 후, 설정 시간이 경과하는 등에 의해 포스트 분사 DPF 재생 제어의 정지 조건이 성립하면, 포스트 분사 DPF 재생 제어가 정지되고, SCR 기준 운전 제한 조건이 실행된다 (스텝 ＃32 의 예, 스텝 ＃33, 스텝 ＃34).
도 11 은, 비포스트 분사 DPF 재생 제어의 실행 중에, SCR 기준 운전 제한 제어의 실행 조건이 성립한 경우의 제어 플로를 나타내고 있다. 이 경우, 비포스트 분사 DPF 재생 제어의 실행을 계속하면서 SCR 기준 운전 제한 제어가 실행되어도 되지만, 본 실시형태에서는, 비포스트 분사 DPF 재생 제어를 정지하고 SCR 기준 운전 제한 제어가 실행되는 경우를 예로 든다.
동 도 11 에 나타내는 바와 같이, 비포스트 분사 DPF 재생 제어의 실행 중에, SCR 기준 운전 제한 조건이 성립하면, 비포스트 분사 DPF 재생 제어가 일시적으로 정지되고, SCR 기준 운전 제한 제어가 실행된다 (스텝 ＃41 의 예, 스텝 ＃42, 스텝 ＃43).
그 후, SCR 기준 운전 제한 제어의 정지 조건이 성립하면, SCR 기준 운전 제한 제어가 정지되고, 비포스트 분사 DPF 재생 제어가 재개된다 (스텝 ＃44 의 예, 스텝 ＃45, 스텝 ＃46).
여기서, 도 8 및 도 10 은, 포스트 분사 DPF 재생 제어에 대한 제어 플로를 나타내는 것이다. 상기 서술한 바와 같이, 리셋 재생 제어와 주차 재생 제어가 포스트 분사 DPF 재생 제어에 해당하므로, 도 8 및 도 10 에 나타내는 제어 플로는, 리셋 재생 제어와 주차 재생 제어에 공통되는 제어 플로로 되어 있다. 또, 도 9 및 도 11 은, 비포스트 분사 DPF 재생 제어에 대한 제어 플로를 나타내는 것이다. 상기 서술한 바와 같이, 자기 재생 제어와 어시스트 재생 제어가 비포스트 분사 DPF 재생 제어에 해당하므로, 도 9 및 도 11 에 나타내는 제어 플로는, 자기 재생 제어와 어시스트 재생 제어에 공통되는 제어 플로로 되어 있다.
＜표시부의 표시예＞
상기 서술한 바와 같이, 캐빈 (13) 내에는, 표시부 (17) 로서 미터 패널 (19) 과 모니터 (20) 가 구비되어 있는데, 이 트랙터 (1) 에서는, SCR 시스템 (12) 의 정보로서 요소수 저류 탱크 (12B) 의 요소수 잔량이나 SCR 기준 출력 제한 제어의 내용 등을 표시부 (17) 에 표시할 수 있다. 이하, SCR 시스템 (12) 에 관련된 내용을 중심으로 표시부 (17) 의 표시예에 대해 설명을 추가한다. 또한, 표시부 (17) 의 표시 제어는, 제어부 (22) 등에 의해 실행된다.
(통상시의 표시예)
도 12(a) 는, 통상시의 미터 패널 (19) 을 나타내고 있다. 이 미터 패널 (19) 은, 중앙 표시 영역에 문자나 도형 등의 표시를 실시하는 액정 패널 (19A) 이 배치되고, 그 액정 패널 (19A) 의 외주측에 엔진 (10) 의 회전 속도를 지침으로 나타내는 엔진 회전계 (19B) 가 배치되어 있다. 미터 패널 (19) 의 엔진 회전계 (19B) 의 좌측에는, 연료 잔량을 지침으로 나타내는 연료계 (19D) 가 배치되고, 엔진 회전계 (19B) 의 우측에는, 엔진 (10) 의 냉각 수온을 지침으로 나타내는 수온계 (19E) 가 배치되어 있다. 또, 미터 패널 (19) 의 좌우 외측의 영역에는, 주행계나 작업계에 관한 표시나 경고를 실시하는 복수의 표시 램프 (19F) 등이 배치되어 있다.
통상시에 있어서, 액정 패널 (19A) 의 상측 영역에는, 차속이나 엔진 (10) 의 회전 속도 등을 나타내는 문자 등이 표시되고, 액정 패널 (19A) 의 하측 영역에는, 요소수 저류 탱크 (12B) 의 요소수 잔량인 것을 나타내는 요소수 잔량 마크부 (19c), 및 요소수 잔량 센서 (70) 에서 검출되는 요소수 저류 탱크 (12B) 의 요소수 잔량을 나타내는 바 그래프 (19d) 가 표시된다. 바 그래프 (19d) 는, 좌단부를 0 ％ 로 하고 또한 우단부를 100 ％ 로 하여, 검은색 칠 부분의 영역이 요소수 잔량을 나타내고 있다. 빈 상태에서 바 그래프 (19d) 의 전체가 흰색 칠이 되고, 가득 찬 상태에서 바 그래프 (19d) 의 전체가 검은색 칠 부분이 되고, 빈 상태와 가득 찬 상태 사이에서 좌단부로부터 우측으로 연속하여 검은색 칠 부분이 표시되게 된다. 이와 같이, 통상시에 있어서, 요소수 저류 탱크 (12B) 의 요소수 잔량이 액정 패널 (19A) 에 표시됨으로써, 사용자는 빈번히 요소수 잔량을 확인할 수 있고, 적절한 타이밍으로 요소수의 보급을 실시할 수 있다.
도 12(b) 는, 모니터 (20) 에 표시되는 메뉴 화면 (G1) 의 통상시의 표시 상태를 나타내고 있다. 이 메뉴 화면 (G1) 의 중앙 표시란 (20A) 에는, 트랙터 정보를 확인하는 트랙터 정보 화면, 트랙터 (1) 나 모니터 (20) 의 각종 설정을 실시하는 설정 화면 등에 대한 천이를 지시하기 위한 복수의 아이콘 (Ic) 이 표시된다. 조작부 (도시 생략) 에 대한 조작 등에 의해 사용자가 특정한 아이콘 (Ic) 에 대한 천이를 지시하면, 그 천이를 지시한 아이콘 (Ic) 에 대응하는 화면에 천이하게 되어 있다.
도 12(c) 는, 메뉴 화면 (G1) 으로부터 천이한 트랙터 정보 화면 (G2) 을 나타내고 있고, 이 트랙터 정보 화면 (G2) 에는, 트랙터 (1) 가 급유하지 않고 계속하여 주행 가능한 계속 주행 가능 거리나 연비 등의 정보와 함께, 요소수 저류 탱크 (12B) 의 요소수 잔량인 것을 나타내는 요소수 잔량 마크부 (19e), 및 요소수 잔량 센서 (70) 에서 검출되는 요소수 저류 탱크 (12B) 의 요소수 잔량을 나타내는 바 그래프 (19f) 가 표시된다. 바 그래프 (19f) 는, 좌단부를 0 ％ 로 하고 또한 우단부를 100 ％ 로 하여, 검은색 칠 부분의 영역이 요소수 잔량을 나타내고 있다. 빈 상태에서 바 그래프 (19f) 의 전체가 흰색 칠이 되고, 가득 찬 상태에서 바 그래프 (19f) 의 전체가 검은색 칠 부분이 되고, 빈 상태와 가득 찬 상태 사이에서 좌단부로부터 우측으로 연속하여 검은색 칠 부분이 표시되게 된다. 이와 같이, 통상시에 있어서, 모니터 (20) 의 트랙터 정보 화면 (G2) 에도, 요소수 저류 탱크 (12B) 의 요소수 잔량이 표시됨으로써, 사용자는 요소수 잔량을 적절히 확인할 수 있다.
(SCR 기준 운전 제한 제어의 실행시의 표시예)
도 13(a) 는, SCR 기준 운전 제한 제어의 실행시의 일례로서, 요소수 잔량 운전 제한 제어의 제 2 단계의 실행시에 있어서의 미터 패널 (19) 을 나타내고 있다. 이 경우, 미터 패널 (19) 의 액정 패널 (19A) 의 하측 영역에는, 「요소수를 보급」이라는 문자 표시 등의 사용자에게 요소수의 보급을 재촉하는 표시가 표시된다. 또, 미터 패널 (19) 의 좌우 외측의 영역에 배치된 복수의 표시 램프 (19F) 중, 트랙터 (1) 의 정지를 재촉하는 표시 램프 (19a) 와, 요소수의 잔량 부족을 나타내는 표시 램프 (19b) 가 점멸 표시된다. 그 때문에, 사용자는 요소수의 보급이 필요한 것을 용이하게 인식할 수 있다.
또, 이 경우, 도 13(b) 에 나타내는 바와 같이, 모니터 (20) 의 메뉴 화면 (G1) 의 하단측의 표시란 (20B) 에, 예를 들어 「요소수를 보급 2」라는 문자 등의 사용자에게 요소수의 보급을 재촉하기 위한 표시가 표시된다. 여기서, 조작부에 대한 조작 등에 의해 표시란 (20B) 을 사용자가 선택하면, 도 13(c) 에 나타내는 상세 화면 (G3) 으로 천이한다. 이 상세 화면 (G3) 의 중앙의 확대 표시란 (20D) 에는, 「요소수를 보급해 주십시오.」라는 문자 등의 사용자에게 요소수의 보급을 재촉하기 위한 표시가 크게 표시됨과 함께, 「엔진 출력이나 회전 속도가 제한되었습니다.」라는 문자 등의 요소수 잔량 운전 제한 제어의 제 2 단계가 실행되고 있는 것을 나타내는 표시가 크게 표시된다. 그 때문에, 사용자는 요소수의 보급이 필요한 상황에서, SCR 기준 운전 제한 제어의 제 2 단계가 실행되고 있는 것을 용이하게 인식할 수 있다.
또한, 요소수 잔량 운전 제한 제어의 제 1 단계의 실행시에 있어서도, 구체적인 표시 내용은 상이하지만, 미터 패널 (19) 이나 모니터 (20) 에는, 동일하게 요소수의 보급을 재촉하기 위한 표시나 SCR 기준 운전 제한 제어의 제 1 단계가 실행되고 있는 것을 나타내기 위한 표시가 표시된다. 이 경우, 도시는 생략하지만, 모니터 (20) 의 메뉴 화면 (G1) 의 하단측의 표시란 (20B) 에는, 예를 들어 「요소수를 보급 1」이라는 문자 등의 사용자에게 요소수의 보급을 재촉하기 위한 표시가 표시된다. 또, 조작부에 대한 조작 등에 의해 천이하는 상세 화면 (G3) 의 중앙의 확대 표시란 (20D) 에는, 「요소수를 보급해 주십시오.」라는 문자 등의 사용자에게 요소수의 보급을 재촉하기 위한 표시가 크게 표시됨과 함께, 「엔진 출력이 제한되었습니다.」라는 문자 등의 요소수 잔량 운전 제한 제어의 제 1 단계가 실행되고 있는 것을 나타내는 표시가 크게 표시된다.
또, 시스템 이상 운전 제한 제어의 제 1 단계나 제 2 단계의 실행시에 있어서도, 구체적인 표시 내용은 상이하지만, 미터 패널 (19) 이나 모니터 (20) 에는, 동일하게 시스템 이상의 해소를 재촉하기 위한 표시나 시스템 이상 운전 제한 제어의 제 1 단계나 제 2 단계가 실행되고 있는 것을 나타내기 위한 표시가 표시된다.
요소수 잔량 운전 제한 제어나 시스템 이상 운전 제한 제어의 제 1 단계의 실행 전에 경보 버저로부터 경보음을 발하는 주의 환기시에 있어서도, 미터 패널 (19) 이나 모니터 (20) 에는, 요소수의 보급이나 시스템 이상의 해소를 재촉하기 위한 표시나, 요소수 잔량 운전 제한 제어나 시스템 이상 운전 제한 제어의 제 1 단계의 실행을 예고하는 표시가 표시된다.
또, DPF 재생 제어의 실행시에 대해서도, 예를 들어 재생 스위치 (21) 를 조작하여 포스트 분사 DPF 재생 제어 (리셋 재생이나 주차 재생 등) 의 실행을 재촉하기 위한 표시나 각종 DPF 재생 제어가 실행되고 있는 것을 나타내기 위한 표시 등이 표시된다.
[다른 실시형태]
(1) 전술한 실시형태에서는, 제어부 (22) 는, 특정한 DPF 재생 제어 (포스트 분사 DPF 재생 제어) 를 SCR 기준 운전 제한 제어보다 우선하여 실행하도록 구성되어 있는 경우를 예로 나타냈지만, 엔진 (10) 의 운전 상태를 통상시부터 변경하는 모든 DPF 재생 제어를 SCR 기준 운전 제한 제어보다 우선하여 실행하도록 구성되어 있어도 된다.
(2) 전술한 실시형태에서는, 제어부 (22) 는, DPF 재생 제어로서의 리셋 재생 제어 및 주차 재생 제어를 SCR 기준 운전 제한 제어보다 우선하여 실행하도록 구성되어 있는 경우를 예로 나타냈지만, 리셋 재생 제어와 주차 재생 제어 중, 보다 긴급성이 높은 주차 재생 제어만을 SCR 기준 운전 제한 제어보다 우선하여 실행하도록 구성되어 있어도 된다.
(3) 전술한 실시형태에서는, 제어부 (22) 가, DPF 재생 제어를 SCR 기준 운전 제한 제어보다 우선하여 실행하도록 구성되어 있는 경우로서, 제어부 (22) 가, SCR 기준 운전 제한 제어를 정지하는 등에 의해 SCR 기준 운전 제한 제어를 실행하지 않은 상태에서, DPF 재생 제어를 실행하도록 구성되어 있는 경우를 예로 나타냈지만, 예를 들어 제어부 (22) 가, DPF 재생 제어를 적절히 실행할 수 있는 범위로 제한하여 SCR 기준 운전 제한 제어를 실행하는 상태에서, DPF 재생 제어를 실행하도록 구성되어 있어도 된다.
산업상 이용가능성
본 발명은, 엔진을 탑재한 각종 작업 차량에 바람직하게 적용할 수 있다.
1 : 트랙터 (작업 차량)
10 : 엔진
11 : DPF 시스템
12 : SCR 시스템
12B : 요소수 저류 탱크 (환원제 저류 탱크)
22 : 제어부

Claims (5)

  1. 엔진의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질을 포집하는 DPF 시스템과,
    환원제 저류 탱크에 저류된 환원제를 엔진의 배기 가스에 첨가하여 배기 가스에 포함되는 질소 산화물을 환원하는 SCR 시스템과,
    상기 DPF 시스템에 포집되어 퇴적된 입자상 물질을 엔진의 배기 가스를 이용하여 연소 제거하는 DPF 재생 제어, 및 상기 환원제 저류 탱크에 저류되어 있는 환원제가 설정량 이하가 된 경우 또는 상기 SCR 시스템에 이상이 발생한 경우에 엔진의 운전 조건을 제한하는 SCR 기준 운전 제한 제어를 실행 가능한 제어부가 구비되고,
    상기 제어부는, 상기 DPF 재생 제어를 상기 SCR 기준 운전 제한 제어보다 우선하여 실행하도록 구성되어 있는, 작업 차량.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 DPF 재생 제어의 실행 중에는, 상기 SCR 기준 운전 제한 제어를 실행하지 않도록 구성되어 있는, 작업 차량.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 SCR 기준 운전 제한 제어의 실행 중에, 상기 DPF 재생 제어의 실행 조건이 성립한 경우에는, 상기 SCR 기준 운전 제한 제어를 정지시켜 상기 DPF 재생 제어를 실행하도록 구성되어 있는, 작업 차량.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 SCR 기준 운전 제한 제어를 정지시켜 실행하는 상기 DPF 재생 제어가 종료된 경우에 상기 SCR 기준 운전 제한 제어를 재개하도록 구성되어 있는, 작업 차량.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 DPF 재생 제어로서, 엔진에서 포스트 분사가 실시되지 않는 저온측의 비포스트 분사 재생 제어와, 엔진에서 포스트 분사가 실시되는 고온측의 포스트 분사 재생 제어를 실행 가능하게 구성되고,
    상기 제어부는, 상기 비포스트 분사 재생 제어는 상기 SCR 기준 운전 제한 제어보다 우선하여 실행하지 않고, 상기 포스트 분사 재생 제어는 상기 SCR 기준 운전 제한 제어보다 우선하여 실행하도록 구성되어 있는, 작업 차량.
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