KR20130081278A - 작업차량의 구동계 제어장치 - Google Patents

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타카시 미야모토
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Abstract

작업차량(141)에 있어서 저속 주행하면서의 각종 작업 중에 배기가스 정화장치(50)를 강제 재생시키지 않고 상기 배기가스 정화장치(50)의 막힘을 해소할 수 있게 한다. 주행기체(142)에 탑재된 엔진(70)과, 상기 엔진(70)에 연료를 분사하는 커먼레일식의 연료분사장치(117)와, 상기 엔진(70)으로부터의 동력을 변속하는 무단변속기(159)와, 상기 엔진(70)의 배기계에 배치된 배기가스 정화장치(50)를 구비하는 작업차량(141)에 있어서, 상기 엔진(70)의 회전속도(N) 및 토크(T)에 관한 엔진 운전점(Q)이 상기 배기가스 정화장치(50)를 자기 재생할 수 없는 저속 저토크측에 있는 경우에는, 상기 배기가스 정화장치(50)의 자기 재생이 가능한 고속 저토크측으로 상기 엔진 운전점(Q)을 이행시킴과 아울러 상기 주행기체(142)의 차속(V)을 변경하지 않도록 상기 무단변속기(159)의 변속비를 변경 조절한다.

Description

작업차량의 구동계 제어장치{DRIVING SYSTEM CONTROLLER OF WORKING VEHICLE}
본원 발명은, 예를 들면 농작업기나 건설기계와 같은 작업차량의 구동계(엔진 및 무단변속기) 제어장치에 관한 것이다.
작금, 디젤 엔진(이하, 단지 엔진이라고 함)에 관한 고차원의 배기가스 규제가 적용됨에 따라 엔진이 탑재되는 농작업기나 건설기계 등에, 배기가스 중의 대기오염물질을 정화 처리하는 배기가스 정화장치를 탑재하는 것이 요망되고 있다. 배기가스 정화장치로서는 디젤 파티큘레이트 필터(이하, DPF라고 함)가 알려져 있다 (특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조).
DPF는 배기가스 중의 입자상 물질(이하, PM이라고 함) 등을 포집하는 것이며, 배기가스 온도가 예를 들면 약 300℃ 이상이면 PM을 연소 제거해서 스스로의 PM 포집 능력을 회복시킬 수 있다(자기 재생할 수 있다). 그러나, 엔진의 구동 상태가 저속 저토크이고 배기가스 온도가 낮으면, PM은 연소 제거되지 않고 DPF 내에 퇴적된다(자기 재생할 수 없다). DPF 내의 PM 퇴적량이 규정량을 초과하면 DPF 내의 유통 저항이 증대해서 엔진 출력의 저하를 초래한다. 그래서, 엔진의 출력 마력을 강제적으로 상승시켜서 배기가스를 승온시킴으로써 DPF를 강제 재생시키는 것도 자주 행해지고 있다.
일본 특허 공개 2000-145430호 공보 일본 특허 공개 2003-27922호 공보
그런데, 엔진 및 DPF가 탑재되는 트랙터 등의 작업차량은 파종기, 비료 산포기 또는 수확기와 같은 대지 작업기를 견인하면서 파종 작업, 시비 작업 또는 수확 작업을 행하는 것이다. 이들 각종 작업을 행할 경우, 작업차량은 포장(圃場) 내를 비교적 저속(예를 들면, 크리프 속도)으로 주행할 경우가 있다. 작업차량의 저속 주행시에는 엔진의 구동 상태가 저속 저토크이며 배기가스 온도가 낮다. 따라서, 저속 주행하면서의 각종 작업 중에는 DPF 내에 PM이 퇴적되는 상황이 계속되게 되기 때문에 DPF가 막히기 쉽고, 그대로 방치하고 있으면 막힘에 기인한 배기압 상승의 문제를 초래하게 된다. 저속 주행하면서의 각종 작업 중에 DPF를 강제 재생시킬 때에, 종래는 엔진의 출력 토크를 증대시키거나, 또는 엔진의 회전속도를 증대시키거나 하고 있었다. 그러나, 전자의 경우에는 강제적으로 출력 토크를 증대시키는 수단이 별도로 필요하여 부품수가 많아지는 문제를 초래한다. 또한, 후자의 경우에는 차속이 빨라져 버릴 가능성이 있었다.
그래서, 본원 발명은 이러한 문제를 해소한 작업차량의 구동계 제어장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 하는 것이다.
청구항 1의 발명에 의한 구동계 제어장치는, 주행기체에 탑재된 엔진과, 상기 엔진에 연료를 분사하는 커먼레일식의 연료분사장치와, 상기 엔진으로부터의 동력을 변속하는 무단변속기와, 상기 엔진의 배기계에 배치된 배기가스 정화장치를 구비하고 있는 작업차량에 있어서, 상기 엔진의 회전속도 및 토크에 관한 엔진 운전점이 상기 배기가스 정화장치를 자기 재생할 수 없는 저속 저토크측에 있는 경우에는 상기 배기가스 정화장치의 자기 재생이 가능한 고속 저토크측으로 상기 엔진 운전점을 이행시킴과 아울러, 상기 주행기체의 차속을 변경하지 않도록 상기 무단변속기의 변속비를 변경 조절한다고 하는 것이다.
청구항 2의 발명은 청구항 1에 기재된 작업차량의 구동계 제어장치에 있어서, 상기 고속 저토크측의 엔진 운전점에서는 상기 저속 저토크측의 엔진 운전점과 출력 마력이 같은 조건 하에 있어서 상기 배기가스 정화장치의 자기 재생이 가능하게 되고 있다고 하는 것이다.
청구항 3의 발명은 청구항 2에 기재된 작업차량의 구동계 제어장치에 있어서, 상기 배기가스 정화장치 내의 입자상 물질을 연소 제거하기 위한 재생장치를 구비하고 있고, 상기 엔진 운전점이 상기 배기가스 정화장치를 자기 재생할 수 없는 저속 저토크측에 있을 경우에 있어서 상기 저속 저토크측의 엔진 운전점과 출력 마력이 같고 또한 상기 배기가스 정화장치의 자기 재생이 가능한 고속 저토크측의 엔진 운전점이 없을 때에는 상기 재생장치를 작동시킨다고 하는 것이다.
(발명의 효과)
청구항 1의 발명에 의한 구동계 제어장치에 의하면, 주행기체에 탑재된 엔진과, 상기 엔진에 연료를 분사하는 커먼레일식의 연료분사장치와, 상기 엔진으로부터의 동력을 변속하는 무단변속기와, 상기 엔진의 배기계에 배치된 배기가스 정화장치를 구비하고 있는 작업차량에 있어서, 상기 엔진의 회전속도 및 토크에 관한 엔진 운전점이 상기 배기가스 정화장치를 자기 재생할 수 없는 저속 저토크측에 있는 경우에는 상기 배기가스 정화장치의 자기 재생이 가능한 고속 저토크측으로 상기 엔진 운전점을 이행시킴과 아울러 상기 주행기체의 차속을 변경하지 않도록 상기 무단변속기의 변속비를 변경 조절하기 때문에, 예를 들면 저속 주행하면서의 각종 작업 중이여도 상기 차속을 유지하면서 상기 배기가스 정화장치의 강제 재생을 실행하는 일없이 상기 배기가스 정화장치의 막힘을 해소할 수 있다. 따라서, 상기 작업차량에서의 작업성을 향상시킬 수 있다고 하는 효과를 갖는다.
청구항 2의 발명에 의하면, 상기 고속 저토크측의 엔진 운전점에서는 상기 저속 저토크측의 엔진 운전점과 출력 마력이 같은 조건 하에 있어서 상기 배기가스 정화장치의 자기 재생이 가능하게 되어 있기 때문에, 상기 엔진의 출력 마력이 엔진 운전점 이행의 기준으로서 이용되게 된다. 이 때문에, 상기 작업차량의 차속 유지를 간단하고 또한 적확하게 행하기 쉽다고 하는 효과를 갖는다.
청구항 3의 발명에 의하면, 상기 배기가스 정화장치 내의 입자상 물질을 연소 제거하기 위한 재생장치를 구비하고 있고, 상기 엔진 운전점이 상기 배기가스 정화장치를 자기 재생할 수 없는 저속 저토크측에 있을 경우에 있어서 상기 저속 저토크측의 엔진 운전점과 출력 마력이 같고 또한 상기 배기가스 정화장치의 자기 재생이 가능한 고속 저토크측의 엔진 운전점이 없을 때에는 상기 재생장치를 작동시키기 때문에, 상황에 따라 상기 엔진의 출력 마력을 직접 조절하거나 상기 재생장치를 작동시키거나 해서 상기 배기가스 정화장치를 재생 가능하게 된다. 이 때문에, 상기 재생장치의 작동 횟수를 적게 하거나 작동 시간을 짧게 하거나 할 수 있어 배기가스 정화장치 재생의 효율화를 도모할 수 있음과 아울러 연비 악화의 억제에 기여한다고 하는 효과를 갖는다.
도 1은 작업차량으로서의 트랙터의 측면도이다.
도 2는 트랙터의 평면도이다.
도 3은 트랙터의 유압 회로도이다.
도 4는 트랙터에 있어서의 동력 전달계의 스켈리톤도이다.
도 5는 차속과 무단변속기의 변속비의 관계를 설명하는 도면이다.
도 6은 엔진의 연료계통 설명도이다.
도 7은 엔진 및 배기가스 정화장치의 관계를 나타내는 기능 블럭도이다.
도 8은 ECU와 변속 컨트롤러의 관계를 나타내는 기능 블럭도이다.
도 9는 연료의 분사 타이밍을 설명하는 도면이다.
도 10은 출력 특성 맵의 설명도이다.
도 11은 DPF 재생 제어의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도 12는 변속비 제어의 상세를 나타내는 플로우차트이다.
이하에, 본원 발명을 구체화한 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.
(1). 트랙터의 개략 구조
우선, 도 1 및 도 2를 참조하면서 작업차량의 일례인 트랙터(141)의 개략 구조에 대하여 설명한다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 트랙터(141)의 주행기체(142)는 좌우 한쌍 전차륜(143)과 좌우 한쌍의 후차륜(144)에 의해 지지되어 있다. 주행기체(142)의 전방부에 탑재한 엔진(70)으로 후차륜(144) 및 전차륜(143)을 구동함으로써 트랙터(141)는 전후진 주행하도록 구성된다. 엔진(70)은 보닛(146)으로 피복된다. 또한, 주행기체(142)의 상면에는 캐빈(147)이 설치되어 있다. 상기 캐빈(147)의 내부에는 조종 좌석(148)과, 조타함으로써 전차륜(143)의 조향 방향을 좌우로 움직이는 조종 핸들(149)이 설치되어 있다. 캐빈(147)의 외측부에는 오퍼레이터가 승강하는 스텝(150)이 설치되고, 상기 스텝(150)보다 내측이고 또한 캐빈(147)의 저부보다 하측에는 엔진(70)에 연료를 공급하는 연료탱크(151)가 설치되어 있다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 캐빈(147) 내에 있는 조종 핸들(149)은 조종 좌석(148)의 전방에 위치하는 조종 칼럼(190) 상에 설치되어 있다. 조종 칼럼(190)의 오른쪽에는 엔진(70)의 회전속도를 설정 유지하는 스로틀 레버(197)와, 주행기체(142)를 제동 조작하는 좌우 한쌍의 브레이크 페달(191)이 설치되어 있다. 조종 칼럼(190)의 왼쪽에는 주행기체(142)의 진행 방향을 전진과 후진으로 스위칭 조작하기 위한 전후진 스위칭 레버(198)와, 클러치 페탈(192)이 배치되어 있다. 조종 칼럼(190)의 배면측에는 브레이크 페달(191)을 밟음 위치에 유지하는 주차 브레이크 레버(200)가 설치되어 있다.
브레이크 페달(191)의 오른쪽에는 스로틀 레버(197)에서 설정된 엔진(70)의 회전속도를 하한 회전속도로 하고, 그 이상의 범위에서 회전속도를 증감속시키는 가속페달(199)이 배치되어 있다. 조종 좌석(148)의 우측 칼럼 상에는 대지(對地) 작업기로서의 로터리 경운기(164)의 높이 위치를 수동으로 변경 조절하는 작업기 승강 레버(193), PTO 변속 레버(194), 및 변속 조작용의 주변속 레버(201) 등이 배치되어 있다. 조종 좌석(148)의 좌측 칼럼 상에는 부변속 레버(195)가 배치되고, 좌측 칼럼의 전방에는 디프렌셜 록킹 페달(196)이 배치되어 있다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 주행기체(142)는 앞범퍼(152) 및 앞차축 케이스(153)를 갖는 엔진 프레임(154)과, 엔진 프레임(154)의 후방부에 볼트에 의해 착탈 가능하게 고정하는 좌우의 기체 프레임(156)에 의해 구성된다. 기체 프레임(156)의 후방부에는 엔진(70)의 구동력을 적당하게 변속해서 후차륜(144) 및 전차륜(143)에 전달하기 위한 미션케이스(157)가 연결되어 있다. 후차륜(144)은 미션케이스(157)의 외측면으로부터 바깥 방향으로 돌출되도록 장착된 뒷차축 케이스(158)를 통해서 부착되어 있다. 미션케이스(157) 내에는 엔진(70)으로부터의 구동력을 변속하는 무단변속기(159)(도 3 및 도 4 참조)가 설치되어 있다.
미션케이스(157)의 후방부 상면에는 로터리 경운기(164)를 승강 이동시키는 유압식의 작업기용 승강기구(160)가 착탈 가능하게 부착되어 있다. 로터리 경운기(164)는 미션케이스(157)의 후방부에 한쌍의 좌우 로어 링크(161) 및 탑 링크(162)로 이루어지는 3점 링크기구를 통해서 연결된다. 미션케이스(157)의 뒷측면에는 로터리 경운기(164)에 PTO 구동력을 전달하기 위한 PTO축(163)이 후방 방향으로 돌출되어 있다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 로터리 경운기(164)의 후방부 측에는 산파용(散播用)의 파종기(170)가 비료 산포기(도시생략)와 교환 가능하게 부착되어 있다. 파종기(170)는 종자를 넣는 탱크(171)와, 탱크(171) 내의 종자를 정량씩 방출하는 방출부(172)와, 방출부(172)의 방출 롤러(도시생략)를 구동하는 전동 모터(173)를 구비하고 있다. 탱크(171) 내의 종자는 방출부(172)로부터 로터리 경운기(164) 후방의 이미 경운된 지면에 산파된다. 또한, 비료 산포기를 로터리 경운기(164)에 부착한 경우에는 비료 산포기의 비료(약제)가 로터리 경운기(164) 후방의 이미 경운된 지면에 산포되게 된다.
(2). 트랙터의 유압회로 구조
이어서, 주로 도 3을 참조하면서 트랙터(141)의 유압회로(210) 구조를 설명한다. 트랙터(141)의 유압회로(210)는 엔진(70)의 회전동력으로 구동되는 작업용 유압펌프(204) 및 주행용 유압펌프(205)를 구비하고 있다. 작업용 유압펌프(204) 및 주행용 유압펌프(205)는 미션케이스(157)에 있어서의 앞측 벽부재(222)의 앞면측에 설치되어 있다(도 4 참조). 작업용 유압펌프(204)는 작업기용 승강기구(160)의 승강 제어 유압실린더(215)에 작동유를 공급하기 위한 제어 전자밸브(211)에 접속되어 있다. 제어 전자밸브(211)는 작업기 승강 레버(193)의 조작으로 스위칭 작동 가능하게 구성되어 있다. 작업기 승강 레버(193)로 제어 전자밸브(211)를 스위칭 작동시키면 승강 제어 유압실린더(215)가 신축 구동하여 작업기용 승강기구(160)와 좌우 로어 링크(161)를 연결시키는 리프트 암(169)(도 1 참조)을 승강 회동시킨다. 그 결과, 로어 링크(161)를 통해서 로터리 경운기(164)가 승강 이동하게 된다.
주행용 유압펌프(205)는 미션케이스(157)의 무단변속기(159) 및 파워스티어링용의 유압실린더(203)에 작동유를 공급하는 것이다. 이 경우, 미션케이스(17)는 작동유 탱크로서도 이용되고 있어서 미션케이스(157) 내부의 작동유가 각 유압펌프(204, 205)에 공급된다. 주행용 유압펌프(205)는 파워스티어링용의 컨트롤 밸브(212)를 통해서 파워스티어링용의 유압실린더(203)에 접속되어 있는 한편, 좌우 한쌍의 브레이크 작동기구(245)용의 브레이크 실린더(247)에 대한 오토브레이크 전자밸브(246)에도 접속되어 있다.
또한, 주행용 유압펌프(205)는 PTO 변속기구(228)의 PTO 클러치(248)를 작동시키는 PTO 클러치 유압 전자밸브(249)와, 무단변속기(159)에 대한 비례제어밸브(213) 및 시동용 전자밸브(217), 그리고 이것들에 의해 작동되는 스위칭 밸브(214)와, 부변속 기구(227)의 부변속 유압실린더(250)를 작동시키는 고속 클러치 전자밸브(251)와, 전후진 스위칭 기구(226)의 전진용 유압 클러치(252)에 대한 전진용 클러치 전자밸브(253)와, 후진용 유압 클러치(254)에 대한 후진용 클러치 전자밸브(255)와, 2륜 구동/4륜 구동 스위칭 기구(229)의 4륜 구동용 유압 클러치(256)에 대한 4륜 구동 유압 전자밸브(257)와, 배속(倍速)용 유압 클러치(258)에 대한 배속 유압 전자밸브(259)에 접속되어 있다.
PTO 클러치 유압 전자밸브(249), 전진용 클러치 전자밸브(253), 후진용 클러치 전자밸브(255), 4륜 구동 유압 전자밸브(257), 및 배속 유압 전자밸브(259)는 이것들을 적당하게 제어해서 각각에 대응하는 클러치 실린더를 작동시킴으로써 각 유압 클러치(248, 252, 254, 256, 258)를 스위칭 구동시키도록 구성되어 있다. 또한, 유압회로(210)는 릴리프 밸브나 유량조정 밸브, 체크 밸브, 오일쿨러, 오일필터 등도 구비하고 있다.
(3). 트랙터의 동력전달계통
이어서, 주로 도 4를 참조하면서 트랙터(141)의 동력전달계통을 설명한다. 중공 상자형으로 형성된 미션케이스(157)의 앞면에는 앞측 벽부재(222)가, 뒷면에는 뒷측 벽부재(223)가 착탈 가능하게 고정되어 있다. 미션케이스(157)의 내부는 칸막이벽(221)에 의해 전실(224)과 후실(225)로 나누어져 있다. 도시는 생략하지만, 전실(224)과 후실(225)은 내부의 작동유가 서로 이동할 수 있도록 연통되어 있다. 미션케이스(157)의 전실(224)측에는 무단변속기(159)로부터의 회전동력을 정전또는 역전 방향으로 스위칭하는 전후진 스위칭 기구(226)와, 전후진 스위칭 기구(226)를 경유한 회전동력을 변속하는 기계식의 부변속 기구(227)와, 엔진(70)으로부터의 회전동력을 적당하게 변속해서 PTO축(163)에 전달하는 PTO 변속기구(228)와, 전후차륜(143, 144)의 2륜 구동과 4륜 구동을 스위칭하는 2륜 구동/4륜 구동 스위칭 기구(229)가 배치되어 있다. 또한, 후실(225)측에는 무단변속기(159)와, 부변속 기구(227)를 경유한 회전동력을 좌우의 후차륜(144)에 전달하는 차동 기어 기구(230)가 배치되어 있다.
엔진(70)으로부터 후방 방향으로 돌출되는 엔진 출력축(74)에는 플라이휠(231)이 직결되도록 부착되어 있다. 플라이휠(231)과 이것으로부터 후방 방향으로 연장되는 주동축(232)은 동력 전달/차단용의 메인 클러치(233)를 통해서 연결되어 있다. 주동축(232)과 미션케이스(157)로부터 전방 방향으로 돌출되는 주변속 입력축(234)은 양단에 유니버설 조인트를 구비한 동력전달축(235)을 통해서 연결되어 있다. 엔진(70)의 회전동력은 엔진 출력축(74)으로부터 주동축(232) 및 동력전달축(235)을 통해서 주변속 입력축(234)에 전달되고, 이어서 무단변속기(159) 및 부변속 기구(227)에 의해 적당하게 변속된다. 상기 변속 동력이 차동 기어 기구(230)를 통해서 좌우의 후차륜(144)에 전달된다. 무단변속기(159) 및 부변속 기구(227)에 의한 변속 동력은 2륜 구동/4륜 구동 스위칭 기구(229) 및 앞차축 케이스(153) 내의 차동 기어 기구(236)를 통해서 좌우의 전차륜(153)에도 전달된다.
후실(225)의 내부에 있는 무단변속기(159)는 주변속 입력축(234)에 주변속 출력축(237)을 동심 형상으로 배치한 인라인 방식의 것이고, 가변용량형의 유압펌프부(240)와, 상기 유압펌프부(240)로부터 토출되는 고압의 작동유에 의해 작동되는 정용량형의 변속용 유압모터부(241)를 구비하고 있다. 유압펌프부(240)에는 주변속 입력축(234)의 축선에 대하여 경사각을 변경 가능하여 그 작동유 공급량을 조절하는 펌프 사판(242)이 설치되어 있다. 펌프 사판(242)에는 주변속 입력축(234)의 축선에 대한 펌프 사판(242)의 경사각을 변경 조절하는 주변속 유압실린더(243)를 관련시키고 있다. 주변속 유압실린더(243)의 구동으로 펌프 사판(242)의 경사각을 변경함으로써 유압펌프부(240)로부터 유압모터부(241)에 공급되는 작동유량이 변경 조절되어 무단변속기(159)의 주변속 동작이 행하여진다.
즉, 주변속 레버(201)의 조작량에 비례해서 작동하는 비례제어밸브(213)로부터의 작동유에 의해 스위칭 밸브(214)가 작동되면 주변속 유압실린더(190)가 구동하고, 이에 따라 주변속 입력축(234)의 축선에 대한 펌프 사판(242)의 경사각이 변경된다. 실시형태의 펌프 사판(242)은 경사 대략 0(0을 포함하는 그 전후)의 중립 각도를 사이에 두고 한쪽(양)의 최대 경사각도와 다른쪽(음)의 최대 경사각도 사이의 범위에서 각도 조절 가능하고, 또한 주행기체(142)의 차속이 최저일 때에 어느 한쪽으로 경사진 각도(이 경우에는 음이고 또한 최대 부근의 경사각도)가 되도록 설정되어 있다(도 5 참조).
펌프 사판(242)의 경사각이 대략 0(중립 각도)일 때에는 유압펌프부(240)에 의해 유압모터부(241)가 구동되지 않고, 주변속 입력축(234)과 대략 동일 회전속도로 주변속 출력축(237)이 회전한다. 주변속 입력축(234)의 축선에 대하여 펌프 사판(242)을 일방향(양의 경사각)측으로 경사지게 했을 때에는 유압펌프부(240)가 유압모터부(241)를 증속 작동시켜 주변속 입력축(234)보다 빠른 회전속도로 주변속 출력축(237)이 회전한다. 그 결과, 주변속 입력축(234)의 회전속도에 유압모터부(241)의 회전속도가 가산되어서 주변속 출력축(237)에 전달된다. 이 때문에, 주변속 입력축(234)의 회전속도보다 높은 회전속도의 범위에서 펌프 사판(242)의 경사각(양의 경사각)에 비례하여 주변속 출력축(237)으로부터의 변속 동력(차속)이 변경된다. 펌프 사판(242)이 양이고 또한 최대 부근의 경사각도일 때에 주행기체(142)는 최고 차속이 된다(도 5의 흰 네모 개소 참조).
주변속 입력축(234)의 축선에 대하여 펌프 사판(242)을 타방향(음의 경사각)측으로 경사지게 했을 때에는 유압펌프부(240)가 유압모터부(241)를 감속(역전) 작동시켜 주변속 입력축(234)보다 낮은 회전속도로 주변속 출력축(237)이 회전한다. 그 결과, 주변속 입력축(234)의 회전속도로부터 유압모터부(241)의 회전속도가 감산되어서 주변속 출력축(237)에 전달된다. 이 때문에, 주변속 입력축(234)의 회전속도보다 낮은 회전속도의 범위에서 펌프 사판(242)의 경사각(음의 경사각)에 비례하여 주변속 출력축(237)으로부터의 변속 동력이 변경된다. 펌프 사판(242)이 음이고 또한 최대 부근의 경사각도일 때에 주행기체(142)는 최저 차속이 된다(도 5의 흰 동그라미 개소 참조).
또한, 실시형태에서는 후술하는 작업기(변속) 컨트롤러(271)의 지령에 의해 작동하는 시동용 전자밸브(217)로부터의 작동유에 의해 스위칭 밸브(214)를 작동시키면, 주변속 레버(201)의 조작 위치에 관계없이 주변속 유압실린더(243)가 구동하고, 이에 따라 주변속 입력축(234)의 축선에 대한 펌프 사판(242)의 경사각이 변경된다.
(4). 엔진 및 그 주변의 구조
이어서, 도 6 및 도 7을 참조하여 엔진(70) 및 그 주변의 구조를 설명한다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 엔진(70)은 4기통형의 디젤엔진이며, 상면에 실린더 헤드(72)가 체결된 실린더 블록(75)을 구비하고 있다. 실린더 헤드(72)의 일측면에는 흡기 매니폴드(73)가 접속되어 있고, 타측면에는 배기 매니폴드(71)가 접속되어 있다. 실린더 블록(75)의 측면 중 흡기 매니폴드(73)의 하방에는 엔진(70)의 각 기통에 연료를 공급하는 커먼레일 장치(117)가 설치되어 있다. 흡기 매니폴드(73)의 흡기 상류측에 접속된 흡기관(76)에는 엔진(70)의 흡기압(흡기량)을 조절하기 위한 흡기 스로틀 장치(81)와 에어클리너(도시생략)가 접속된다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 엔진(70)에 있어서의 4기통분의 각 인젝터(115)에 커먼레일 장치(117) 및 연료 공급 펌프(116)를 통해서 연료탱크(118)가 접속된다. 각 인젝터(115)는 전자 개폐 제어형의 연료분사밸브(119)를 구비하고 있다. 커먼레일 장치(117)는 원통 형상의 커먼레일(120)을 구비하고 있다. 연료 공급 펌프(116)의 흡입측에는 연료필터(121) 및 저압관(122)을 통해서 연료탱크(118)가 접속되어 있다. 연료탱크(118) 내의 연료가 연료필터(121) 및 저압관(122)을 통해서 연료 공급 펌프(116)에 흡입된다. 실시형태의 연료 공급 펌프(116)는 흡기 매니폴드(73)의 근방에 배치되어 있다. 한편, 연료 공급 펌프(116)의 토출측에는 고압관(123)을 통해서 커먼레일(120)이 접속되어 있다. 커먼레일(120)에는 4개의 연료분사관(126)을 통하여 4기통분의 인젝터(115)가 접속되어 있다.
상기의 구성에 있어서, 연료탱크(118)의 연료는 연료 공급 펌프(116)에 의해 커먼레일(120)에 압송되어 고압의 연료가 커먼레일(120)에 축적된다. 각 연료분사밸브(119)가 각각 개폐 제어됨으로써 커먼레일(120) 내의 고압의 연료가 각 인젝터(115)로부터 엔진(70)의 각 기통에 분사된다. 즉, 각 연료분사밸브(119)를 전자제어함으로써 각 인젝터(115)로부터 공급되는 연료의 분사 압력, 분사 시기, 분사 기간(분사량)이 고정밀도로 컨트롤된다. 따라서, 엔진(70)으로부터의 질소산화물(NOx)을 저감할 수 있음과 아울러 엔진(70)의 소음 진동을 저감할 수 있다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 커먼레일 장치(117)는 상사점(TDC)을 사이에 두는 부근에서 메인 분사(A)를 실행하도록 구성되어 있다. 또한, 커먼레일 장치(117)는 메인 분사(A) 이외에 상사점보다 약 60° 이전의 크랭크 각도(θ1)의 시기에 NOx 및 소음의 저감을 목적으로 해서 소량의 파일롯 분사(B)를 실행하거나, 상사점 직전의 크랭크 각도(θ2)의 시기에 소음 저감을 목적으로 해서 프리 분사(pre-injection)(C)를 실행하거나, 상사점 후의 크랭크 각도(θ3 및 θ4)의 시기에 PM의 저감이나 배기가스의 정화 촉진을 목적으로 해서 애프터 분사(D) 및 포스트 분사(E)를 실행하거나 하도록 구성되어 있다.
파일롯 분사(B)는 메인 분사(A)에 대하여 크게 진각(進角)된 시기에 분사함으로써 연료와 공기의 혼합을 촉진시키는 것이다. 프리 분사(C)는 메인 분사(A)에 앞서 분사함으로써 메인 분사(A)에서의 착화 시기의 지연을 단축하는 것이다. 애프터 분사(D)는 메인 분사(A)에 대하여 근접한 시기에 분사함으로써 확산연소를 활성화시켜 PM을 재연소시키는(PM을 저감하는) 것이다. 포스트 분사(E)는 메인 분사(A)에 대하여 크게 지각(遲角)한 시기에 분사함으로써 실제의 연소과정에 기여하지 않고 미연소의 연료로서 후술하는 DPF(50)에 공급하는 것이다. DPF(50)에 공급된 미연소의 연료는 후술하는 디젤산화촉매(53) 상에서 반응하고, 그 반응열에 의해 DPF(50) 내의 배기가스 온도가 상승하게 된다. 도 9에 있어서의 그래프의 산의 고저는 대략 말해서 각 분사단계 A∼E에서의 연료 분사량의 차이를 표현하고 있다.
또한, 도 7에 나타내는 바와 같이 연료탱크(118)에는 연료 리턴관(129)을 통해서 연료 공급 펌프(116)가 접속되어 있다. 원통 형상의 커먼레일(120)의 길이 방향의 단부에 커먼레일(120) 내의 연료의 압력을 제한하는 리턴관 커넥터(130)를 통해서 커먼레일 리턴관(131)이 접속되어 있다. 즉, 연료 공급 펌프(116)의 잉여 연료와 커먼레일(120)의 잉여 연료가 연료 리턴관(129) 및 커먼레일 리턴관(131)을 통해서 연료탱크(118)에 회수되게 된다.
배기 매니폴드(71)의 배기 하류측에 접속된 배기관(77)에는 엔진(70)의 배기 압을 조절하기 위한 배기 스로틀 장치(82)와, 배기가스 정화장치의 일례인 DPF(50)가 접속된다. 각 기통으로부터 배기 매니폴드(71)에 배출된 배기가스는 배기관(77), 배기 스로틀 장치(82) 및 DPF(50)를 경유해서 정화처리를 하고나서 외부로 방출된다.
도 6에 나타내는 바와 같이, DPF(50)는 배기가스 중의 PM 등을 포집하기 위한 것이다. 실시형태의 DPF(50)는 내열 금속 재료제의 케이싱(51) 내에 있는 대략 통형의 필터 케이스(52)에, 예를 들면 백금 등의 디젤산화촉매(53)와 매연필터(54)를 직렬로 나란히 수용한 것이다. 필터 케이스(52)의 배기 상류측에 디젤산화촉매(53)가 배치되고, 배기 하류측에 매연필터(54)가 배치된다. 매연필터(54)는 배기가스를 여과 가능한 다공질 격벽으로 구획된 다수의 셀을 갖는 허니콤 구조로 구성되어 있다.
케이싱(51)의 일측부에는 배기관(77) 중 배기 스로틀 장치(82)의 배기 하류측에 연통하는 배기 도입구(55)가 형성되어 있다. 상기 케이싱(51)의 일측부와 필터 케이스(52)의 일측부는 제 1 측벽판(56) 및 제 2 측벽판(57)으로 막혀 있다. 케이싱(51)의 타측부는 제 1 덮개판(59) 및 제 2 덮개판(60)으로 막혀 있다. 양 덮개판(59, 60) 사이는 필터 케이스(52) 내에 복수의 연통관(62)을 통해서 연통되는 배기음 감쇠실(63)로 구성되어 있다. 또한, 제 2 덮개판(60)을 대략 통형의 배기 출구관(61)이 관통하고 있다. 배기 출구관(61)의 외주면에는 배기음 감쇠실(63)을 향해서 개구되는 복수의 연통구멍(58)이 형성되어 있다. 배기 출구관(61) 및 배기음 감쇠실(63) 등에 의해 소음기(64)를 구성하고 있다.
케이싱(51)의 일측부에 형성된 배기 도입구(55)에는 배기가스 도입관(65)이 삽입되어 있다. 배기가스 도입관(65)의 선단은 케이싱(51)을 횡단해서 배기 도입구(55)와 반대측의 측면에 돌출되어 있다. 배기가스 도입관(65)의 외주면에는 필터 케이스(52)를 향해서 개구되는 복수의 연통구멍(66)이 형성되어 있다. 배기가스 도입관(65) 중 배기 도입구(55)와 반대측의 측면으로 돌출되는 부분은, 이것에 착탈 가능하게 나사 부착된 덮개체(67)로 막혀 있다.
DPF(50)에는 검출수단의 일례로서 매연필터(54)의 막힘 상태를 검출하는 DPF 차압 센서(68)가 설치되어 있다. DPF 차압 센서(68)는 DPF(50) 내에 있어서의 매연필터(54)의 상류측과 하류측의 각 배기압의 압력차(입구측과 출구측의 배기가스 차압)를 검출하는 것이다. 이 경우, 배기가스 도입관(65)의 덮개체(67)에 DPF 차압 센서(68)를 구성하는 상류측 배기압 센서(68a)가 장착되고, 매연필터(54)와 배기음 감쇠실(63) 사이에 하류측 배기압 센서(68b)가 장착되어 있다.
또한, DPF(50)의 상하류간의 압력차와 매연필터(54)[DPF(50)] 내의 PM 퇴적량 사이에 특정한 관련성이 있기 때문에, DPF 차압 센서(68)에서 검출되는 압력차에 의거하여 DPF(50) 내의 PM 퇴적량이 연산으로 구해진다. 그리고, PM 퇴적량의 연산 결과에 의거하여 흡기 스로틀 장치(81), 배기 스로틀 장치(82), 또는 커먼레일(120)을 작동 제어함으로써 매연필터(54)[DPF(50)]의 재생 제어가 실행된다.
상기의 구성에 있어서, 엔진(70)으로부터의 배기가스는 배기 도입구(55)를 통해서 배기가스 도입관(65)에 들어가고, 배기가스 도입관(65)에 형성된 각 연통구멍(66)으로부터 필터 케이스(52) 내로 분출되고, 디젤산화촉매(53)로부터 매연필터(54)의 순서로 통과해서 정화 처리된다. 배기가스 중의 PM은 매연필터(54)(각 셀간의 다공질 격벽)에 포집된다. 디젤산화촉매(53) 및 매연필터(54)를 통과한 배기가스는 소음기(64)를 통해서 배기 출구관(61)으로부터 기기 밖으로 방출된다.
배기가스가 디젤산화촉매(53) 및 매연필터(54)를 통과할 때에 배기가스 온도가 재생 가능 온도(예를 들면 약 250∼300℃)를 초과하고 있으면, 디젤산화촉매(53)의 작용에 의해 배기가스 중의 NO(일산화질소)가 불안정한 NO2(이산화질소)로 산화된다. 그리고, NO2가 NO에 되돌아올 때에 방출하는 O(산소)에 의해 매연필터(54)에 퇴적된 PM을 산화 제거함으로써 매연필터(54)의 PM 포집 능력이 회복된다. 즉, 매연필터(54)[DPF(50)]가 재생된다.
(5). 엔진의 제어관련의 구성
이어서, 도 7 및 도 8 등을 참조하면서 엔진(70)의 제어관련의 구성을 설명한다. 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 트랙터(141)는 제어수단으로서 엔진(70)에 있어서의 각 기통의 연료분사밸브(119)를 작동시키는 ECU(11)와, 작업기(변속) 컨트롤러(271)를 구비하고 있다. ECU(11)는 각종 연산처리나 제어를 실행하는 CPU(31), 각종 데이터를 미리 고정적으로 기억시킨 ROM(32), 제어프로그램이나 각종 데이터를 재기록 가능하게 기억하는 EEPROM(33), 제어프로그램이나 각종 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM(34), 시간 계측용의 타이머(35), 및 입출력 인터페이스 등을 갖고 있다. 작업기 컨트롤러(271)도 ECU(11)와 마찬가지로 CPU(281), ROM(282), EEPROM(283), RAM(284), 타이머(285) 및 입출력 인터페이스 등을 갖고 있다.
제어수단인 ECU(11) 및 작업기 컨트롤러(271)는 목표로서 입출력계 기기의 하니스의 길이가 되도록 짧아지도록 조합시켜서 그것들을 제어하도록 하고 있고, 각각의 배치 개소에서 컨트롤러 박스(도시생략) 내에 격납되어 있다. ECU(11)와 작업기 컨트롤러(271)는 서로 CAN 통신 버스(272)를 통해서 전기적으로 접속되어 있다. 실시형태의 ECU(11)는 엔진(70) 또는 그 근방에 배치된다(도 2 참조). 작업기 컨트롤러(271)는, 예를 들면 캐빈(147) 내에 있어서의 조종 좌석(148)의 하방에 배치된다(도 2 참조). 또한, 제어수단은 3개 이상을 통신 버스를 통해서 접속하는 구성이어도 좋다. 후술하는 각 입출력계 기기는 어느 제어수단에 접속되어도 좋다.
ECU(11)의 입력측에는 적어도 커먼레일(120) 내의 연료 압력을 검출하는 레일압 센서(12), 연료펌프(116)를 회전 또는 정지시키는 전자클러치(13), 엔진(70)의 회전속도[엔진 출력축(74)의 캠 샤프트 위치]를 검출하는 회전속도 검출수단으로서의 엔진 속도 센서(14), 인젝터(115)의 연료분사 횟수(1행정의 연료분사 기간 동안의 횟수)를 검출 및 설정하는 분사 설정기(15), 흡기계의 흡기가스 온도를 검출하는 흡기 온도 센서(17), 배기계의 배기가스 온도를 검출하는 배기 온도 센서(18), 엔진(70)의 냉각수 온도를 검출하는 냉각수 온도 센서(19), 커먼레일(120) 내의 연료 온도를 검출하는 연료 온도 센서(20), 및 DPF 차압 센서(68)[상류측 배기압 센서(68a) 및 하류측 배기압 센서(68b)] 등이 접속되어 있다.
ECU(11)의 출력측에는 엔진 4기통분의 각 연료분사밸브(119)의 전자 솔레노이드가 각각 접속되어 있다. 즉, 커먼레일(120)에 축적된 고압 연료가 연료 분사 압력, 분사 시기 및 분사 기간 등을 제어하면서 1행정 중에 복수회로 나누어서 연료분사밸브(119)로부터 분사됨으로써 질소산화물(NOx)의 발생을 억제함과 아울러 매연이나 이산화탄소 등의 발생도 저감한 완전 연소를 실행하여 연비를 향상시키도록 구성되어 있다. 또한, ECU(11)의 출력측에는 엔진(70)의 흡기압(흡기량)을 조절하기 위한 흡기 스로틀 장치(81), 엔진(70)의 배기압을 조절하기 위한 배기 스로틀 장치(82), ECU(11)의 고장을 경고 통지하는 ECU 고장 램프(22), DPF(50) 내에 있어서의 배기가스 온도의 이상 고온을 통지하는 배기 온도 경고 램프(23), 및 DPF(50) 재생 동작에 따라 점등하는 재생 램프(24) 등이 접속되어 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 작업기 컨트롤러(271)에는 출력 관련의 각종 전자밸브, 즉 전진용 유압 클러치(252)에 대한 전진용 클러치 전자밸브(253), 후진용 유압 클러치(254)에 대한 후진용 클러치 전자밸브(255), 부변속 유압실린더(250)에 대한 고속 클러치 전자밸브(251), 주변속 레버(201)의 조작량에 비례해서 주변속 유압실린더(243)를 작동시키는 비례제어밸브(213)와, 4륜 구동용 유압 클러치(256)에 대한 4륜 구동 유압 전자밸브(257), 배속용 유압 클러치(258)에 대한 배속 유압 전자밸브(259), 좌우의 오토브레이크 전자밸브(246), PTO 클러치(248)에 대한 PTO 클러치 유압 전자밸브(249), 및 작업기용 승강기구(160)의 승강 제어 유압실린더(215)에 작동유를 공급하는 제어 전자밸브(211) 등이 접속되어 있다.
또한, 작업기 컨트롤러(271)에는 입력 관련의 각종 센서 및 스위치류, 즉 조종 핸들(149)의 회동 조작량(조타 각도)을 검출하는 조타 포텐셔미터(290), 전후진 스위칭 레버(198)의 조작 위치로부터 전진용 및 후진용 유압 클러치(252, 254)의 접속/차단 상태를 검출하는 전후진 포텐셔미터(291), 주변속 출력축(237)의 출력 회전속도를 검출하는 주변속 출력축 회전 센서(292), 스로틀 레버(197)의 조작 위치를 검출하는 스로틀 위치 센서(16), 전후차륜(143, 144)의 회전속도(차속)를 검출하는 차속 센서(25), 4륜 구동 유압 전자밸브(257)를 스위칭 조작하는 4륜 구동 모드 스위치(293), 배속 유압 전자밸브(259)를 스위칭 조작하는 배속모드 스위치(294), 브레이크 페달(191)의 밟음의 유무를 검출하는 브레이크 페탈 스위치(295), 오토브레이크 전자밸브(246)를 스위칭 조작하는 오토브레이크 스위치(296), 주변속 레버(201)의 조작 위치를 검출하는 주변속 포텐셔미터(297), 및 부변속 레버(195)의 조작 위치를 검출하는 부변속 레버 센서(298) 등이 접속되어 있다.
ECU(11)의 EEPROM(33) 또는 작업기 컨트롤러(271)의 EEPROM(283)에는, 엔진(70)의 회전속도(N)와 토크(T)(부하)의 관계를 나타내는 출력 특성 맵(M)(도 10 참조)이 미리 기억되어 있다. 출력 특성 맵(M)은 실험 등으로 구해진다. 도 10에 나타내는 출력 특성 맵(M)에서는 회전속도(N)를 가로축에, 토크(T)를 세로축에 채택하고 있다. 출력 특성 맵(M)은 상향으로 볼록하게 그려진 실선(Tmx)으로 둘러싸여진 영역이다. 실선(Tmx)은 각 회전속도(N)에 대한 최대 토크를 나타낸 최대 토크선이다.
도 10에 나타내는 출력 특성 맵(M)은 배기가스 온도가 재생 경계 온도(약 300℃ 정도)인 경우에 있어서의 회전속도(N)와 토크(T)의 관계를 나타낸 경계라인(BL)에 의해 상하로 분단된다. 경계라인(BL)을 사이에 두고 상측의 영역은 매연필터(54)에 퇴적된 PM을 산화 제거할 수 있는 재생 가능 영역(Re)이며, 하측의 영역은 PM이 산화 제거되지 않고 매연필터(54)에 퇴적되는 재생 불능 영역(Im)이다. 또한, 출력 특성 맵(M)에는 일련의 등출력선(PL)도 나타내어져 있다. 등출력선(PL)은 엔진(70)의 출력 마력을 일정하게 했을 경우의 회전속도(N)와 토크(T)의 관계를 나타내는 선이다. 회전속도(N)와 토크(T)의 곱은 출력 마력과 비례 관계에 있기 때문에, 도 10의 출력 특성 맵(M)에는 등출력선(PL)이 반비례 곡선으로서 나타나고 있다.
ECU(11)는 엔진 속도 센서(14)에서 검출되는 회전속도와 스로틀 위치 센서(16)에서 검출되는 스로틀 위치로부터 엔진(70)의 토크(T)를 구하고, 토크(T)와 출력 특성 맵(M)을 이용하여 목표 연료 분사량을 연산하고, 상기 연산 결과에 근거해 커먼레일 장치(117)를 작동시키는 연료분사 제어를 실행하도록 구성되어 있다. 또한, 커먼레일 장치(117)의 연료 분사량은 각 연료분사밸브(119)의 밸브 개방 기간을 조절하여 각 인젝터(115)로의 분사 기간을 변경함으로써 조절된다.
(6). DPF 재생 제어의 형태
이어서, 도 11 및 도 12의 플로우차트를 참조하면서 ECU(11)에 의한 DPF(50) 재생 제어의 일례를 설명한다. 그런데, 엔진(70)의 제어 모드[DPF(50) 재생에 관한 제어 형식)로서는 적어도 노상 주행이나 각종 작업을 하는 통상 운전 모드와, DPF(50)의 막힘 상태가 규정 수준 이상이 되면 배기가스 온도를 상승시키는 재생 우선 모드가 있다. 재생 우선 모드에서는 차압 센서(68)의 검출 정보에 의거하여 흡기 스로틀 장치(81) 또는 배기 스로틀 장치(82)를 소정 개방도까지 밸브 폐쇄해서 흡기량이나 배기량을 제한하거나, 포스트 분사(E)로 DPF(50) 내에 공급된 미연소 연료를 디젤산화촉매(53)로 연소시키거나 함으로써 DPF(50) 내의 배기가스 온도를 상승시킨다(약 560℃ 정도). 그 결과, DPF(50)[매연필터(54)] 내의 PM이 강제적으로 연소 제거된다.
재생 우선 모드의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 예를 들면 엔진(70), 흡기 스로틀 장치(81), 배기 스로틀 장치(82) 및 커먼레일 장치(117) 등이 DPF(50) 재생 동작에 관여하는 부재이다. 이들 장치(70, 81, 82, 117)가 DPF(50) 내의 PM을 연소 제거하는 재생장치를 구성하고 있다.
통상 운전 모드 및 재생 우선 모드는 ECU(11)의 지령에 의거하여 실행된다. 즉, 도 11 및 도 12의 플로우차트로 나타내는 알고리즘은 EEPROM(33)에 기억되어 있고, 상기 알고리즘을 RAM(34)에 호출하고나서 CPU(31)에서 처리함으로써 상기 각 모드가 실행되게 된다.
도 11의 플로우차트에 나타나 있는 바와 같이, DPF(50) 재생 제어에서는 우선 처음으로, 차압 센서(68)의 검출 결과에 의거해 DPF(50) 내의 PM 퇴적량을 추정하고(S01), 상기 추정 결과가 규정량(규정 수준) 이상인지의 여부가를 판별한다(S02). 차압 센서(68)에 의한 검출은 적당한 시간마다 행하여진다. PM 퇴적량이 규정량 미만이라고 판단한 경우에는(S02: NO), 리턴해서 통상 운전 모드를 속행한다. PM 퇴적량이 규정량 이상이라고 판단한 경우에는(S02: NO) 엔진(70)에 있어서의 현시점의 회전속도(N1) 및 토크(T1)와, 현시점의 차속(V1)과, 주변속 출력축(237)의 회전속도(R1)를 판독하고(S03), 현시점의 회전속도(N1), 토크(T1) 및 출력 특성 맵(M)을 이용하여 현시점의 엔진 운전점(Q1)을 구하며(S04), 현시점의 엔진 운전점(Q1)이 재생 가능 영역(Re) 내에 있는지의 여부를 판별한다(S05). 현시점의 엔진 운전점(Q1)이 재생 가능 영역(Re) 내에 있으면(S05: YES) 배기가스 온도가 재생 경계온도보다 높아서 DPF(50)[매연필터(54)] 내에 퇴적한 PM을 산화 제거할 수 있는(자기 재생할 수 있는) 상태에 있기 때문에 리턴해서 통상 운전 모드를 속행한다.
현시점의 엔진 운전점(Q1)이 재생 불능 영역(Im) 내에 있으면(S05: NO) DPF(50)를 자기 재생할 수 없는 상태이기 때문에, 이어서 현시점의 엔진 운전점(Q1)과, 출력 특성 맵(M)의 등출력선(PL) 및 경계라인(BL)의 관계로부터 현시점의 엔진 운전점(Q1)과 출력 마력이 같고 또한 DPF(50)의 자기 재생이 가능한 고속 저토크측의 목표 엔진 운전점(Q2)이 존재하는지의 여부를 구한다(S06). 현시점의 엔진 운전점(Q1)과 목표 엔진 운전점(Q2)은 출력 마력이 같기 때문에 공통의 등출력선(PL) 상에 위치하게 된다.
목표 엔진 운전점(Q2)이 존재하지 않는 경우에는(S06: NO) 재생 램프(24)를 점등시키고나서(S07), 재생 우선 모드를 실행한다(S08). 재생 우선 모드에서는 상술한 바와 같이, 흡기 스로틀 장치(81) 또는 배기 스로틀 장치(82)를 사용한 흡배기량의 제한에 의해 엔진(70) 부하를 증대시킨다. 이것에 따라, 스로틀 레버(197)에 의한 설정 회전속도 유지를 위해서 출력 마력이 증대하여 엔진(70)으로부터의 배기가스 온도가 상승한다. 또한, 커먼레일(120)의 포스트 분사(E)에서 DPF(50) 내에 공급한 미연소 연료를 디젤산화촉매(53)로 연소시킴으로써 DPF(50) 내의 배기가스 온도를 상승시킨다. 그 결과, DPF(50) 내의 PM이 연소 제거되어 DPF(50)의 PM포집 능력이 회복된다. 실시형태의 재생 우선 모드는, 예를 들면 약 수십분 정도 실행되고, 상기 시간의 경과 후 흡기 스로틀 장치(81)나 배기 스로틀 장치(82)의 개방도가 이것을 좁히기 전의 원래의 상태로 되돌아옴과 아울러 커먼레일(120)이 포스트 분사(E)를 행하지 않게 된다. 그 후는 리턴해서 통상 운전 모드를 실행한다.
목표 엔진 운전점(Q2)이 존재하는 경우에는(S06: YES) 엔진(70)의 회전속도(N)의 고속화(N1→N2)에 따라서 토크(T)가 저하(T1→T2)하도록 커먼레일 장치(117)의 연료 분사량을 조절하여 엔진 운전점을 현시점의 Q1로부터 목표 엔진 운전점(Q2)으로 이행시킨다(S09). 그리고, 작업기 컨트롤러(271)로부터의 지령으로 비례제어밸브(213)의 인가 전압을 보정함으로써 주변속 유압실린더(243)를 작동시켜서 유압펌프부(240)에 있어서의 펌프 사판(242)의 경사각을 변경 조절하고, 유압모터부(241)로의 작동유 공급량을 제어하여 주변속 출력축(237)의 회전속도(R)를 스텝 S03에서의 검출값(R1)인 상태로 유지하도록 무단변속기(159)의 변속비를 변경 조절한다(변속비 제어, S10). 여기에서, 변속비란 엔진(70)의 회전속도(N)에 대한 주변속 출력축(237)의 회전속도(R)의 비율(R/N)을 말한다.
이렇게 제어하면, 엔진 운전점(Q)이 바뀌어서 엔진(70)의 회전속도(N)가 빨라지지만, 변속비의 변경 조절에 의해 주변속 출력축(237)의 회전속도(R)를 일정하게 유지할 수 있다. 즉, 엔진 운전점(Q)의 변경 전후에서 주행기체(142)의 차속(V)을 일정하게 유지 가능하게 된다.
스텝 S10의 변속비 제어는, 예를 들면 도 12의 플로우차트에 나타낸 바와 같이 실행된다. 즉, 엔진 운전점(Q2)으로 이행한 후의 차속(V2)을 판독하고(S11), 스텝 S03에서 판독한 이행 전 차속(V1)보다 이행 후 차속(V2) 쪽이 큰 경우에는(S12: YES), 주변속 출력축(237)의 회전속도(R)가 스텝 S03에서의 검출값(R1)이 되도록 무단변속기(159)의 변속비를 감소시키고(S13), 스텝 S12로 돌아간다. 이행 전 차속(V1)보다 이행 후 차속(V2) 쪽이 작은 경우에는(S14: YES), 주변속 출력축(237)의 회전속도(R)가 스텝 S03에서의 검출값(R1)이 되도록 무단변속기(159)의 변속비를 증가시키고(S15), 스텝 S12로 돌아간다. 이행 전 차속(V1)과 이행 후 차속(V2)이 같으면(S14: NO) 리턴하여 통상 운전 모드로 돌아간다.
이상의 설명으로부터 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 주행기체(142)에 탑재된 엔진(70)과, 상기 엔진(70)에 연료를 분사하는 커먼레일식의 연료분사장치(117)와, 상기 엔진(70)으로부터의 동력을 변속하는 무단변속기(159)와, 상기 엔진(70)의 배기계에 배치된 배기가스 정화장치(50)를 구비하고 있는 작업차량(141)에 있어서, 상기 엔진(70)의 회전속도(N) 및 토크(T)에 관한 엔진 운전점(Q)이 상기 배기가스 정화장치(50)를 자기 재생할 수 없는 저속 저토크측에 있는 경우에는, 상기 배기가스 정화장치(50)의 자기 재생이 가능한 고속 저토크측으로 상기 엔진 운전점(Q)을 이행시킴과 아울러 상기 주행기체(142)의 차속(V)을 변경하지 않도록 상기 무단변속기(159)의 변속비를 변경 조절하기 때문에, 예를 들면 저속 주행하면서의 각종 작업 중이여도 상기 차속(V)을 유지하면서 상기 배기가스 정화장치(50)의 강제 재생을 실행하지 않고 상기 배기가스 정화장치(50)의 막힘을 해소할 수 있다. 따라서, 상기 작업차량(141)에서의 작업성을 향상시킬 수 있다고 하는 효과를 갖는다.
또한, 상기 고속 저토크측의 엔진 운전점(Q2)에서는 상기 저속 저토크측의 엔진 운전점(Q1)과 출력 마력이 같은 조건 하에서 상기 배기가스 정화장치(50)의 자기 재생이 가능하게 되어 있기 때문에, 상기 엔진(70)의 출력 마력이 엔진 운전점(Q) 이행의 기준으로서 이용되게 된다. 이 때문에, 상기 작업차량(141)의 상기 차속(V) 유지를 간단하고 또한 적확하게 행하기 쉬운 것이다.
또한, 상기 배기가스 정화장치(50) 내의 입자상 물질을 연소 제거하기 위한 재생장치(70, 81, 82, 117)를 구비하고 있고, 상기 엔진 운전점(Q1)이 상기 배기가스 정화장치(50)를 자기 재생할 수 없는 저속 저토크측에 있을 경우에 있어서, 상기 저속 저토크측의 엔진 운전점(Q1)과 출력 마력이 같고 또한 상기 배기가스 정화장치(50)의 자기 재생이 가능한 고속 저토크측의 엔진 운전점(Q2)이 없을 때에는 상기 재생장치(70, 81, 82, 117)를 작동시키기 때문에, 상황에 따라 상기 엔진(70)의 출력 마력을 직접 조절하거나 상기 재생장치(70, 81, 82, 117)를 작동시키거나 해서 상기 배기가스 정화장치(50)를 재생 가능하게 된다. 이 때문에, 상기 재생장치(70, 81, 82, 117)의 작동 횟수를 적게 하거나 작동 시간을 짧게 하거나 할 수 있어, 배기가스 정화장치(50) 재생의 효율화를 도모할 수 있음과 아울러 연비 악화의 억제에 기여한다고 하는 효과를 갖는다.
(7). 기타
본원 발명은 상술의 실시형태에 한하지 않고, 여러가지 형태로 구체화할 수 있다. 각 부의 구성은 도시의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본원 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지로 변경이 가능하다. 예를 들면, 주변속 출력축(237)의 회전속도(R)의 검출 대신에 차속(V)[전후차륜(143, 144)의 회전속도]을 검출하고, 이것을 기초로 변속비 제어를 행하는 것도 등가의 의의로서 채용할 수 있다. 또한, 무단변속기(159)는 상술의 인라인 방식의 것에 한하지 않고, 벨트식이나 링콘과 같은 기계식의 것이나, 하이드로스태틱 트랜스미션, 하이드로메카니컬 트랜스미션 등, 여러가지 형식의 것을 채용 가능하다.
11 : ECU(제어수단) 50 : DPF(배기가스 정화장치)
70 : 엔진 81 : 흡기 스로틀 장치
82 : 배기 스로틀 장치 117 : 커먼레일 장치
120 : 커먼레일 141 : 트랙터(작업차량)
142 : 주행기체 164 : 로터리 경운기(대지 작업기)
200 : 파종기

Claims (3)

  1. 주행기체에 탑재된 엔진과, 상기 엔진에 연료를 분사하는 커먼레일식의 연료분사장치와, 상기 엔진으로부터의 동력을 변속하는 무단변속기와, 상기 엔진의 배기계에 배치된 배기가스 정화장치를 구비하고 있는 작업차량에 있어서:
    상기 엔진의 회전속도 및 토크에 관한 엔진 운전점이 상기 배기가스 정화장치를 자기 재생할 수 없는 저속 저토크측에 있는 경우에는, 상기 배기가스 정화장치의 자기 재생이 가능한 고속 저토크측으로 상기 엔진 운전점을 이행시킴과 아울러 상기 주행기체의 차속을 변경하지 않도록 상기 무단변속기의 변속비를 변경 조절하는 것을 특징으로 하는 작업차량의 구동계 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고속 저토크측의 엔진 운전점에서는 상기 저속 저토크측의 엔진 운전점과 출력 마력이 같은 조건 하에 있어서 상기 배기가스 정화장치의 자기 재생이 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 작업차량의 구동계 제어장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 배기가스 정화장치 내의 입자상 물질을 연소 제거하기 위한 재생장치를 구비하고 있고,
    상기 엔진 운전점이 상기 배기가스 정화장치를 자기 재생할 수 없는 저속 저토크측에 있을 경우에 있어서 상기 저속 저토크측의 엔진 운전점과 출력 마력이 같고 또한 상기 배기가스 정화장치의 자기 재생이 가능한 고속 저토크측의 엔진 운전점이 없을 때에는 상기 재생장치를 작동시키는 것을 특징으로 하는 작업차량의 구동계 제어장치.
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