WO2019026648A1 - 作業車両 - Google Patents

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WO2019026648A1
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Definitions

  • the present invention relates to a working vehicle such as an agricultural machine such as a tractor equipped with an engine and a construction machine.
  • particulate matter (hereinafter sometimes abbreviated as "PM") contained in engine exhaust gas is a DPF (Diesel Particulate Filter such as a soot filter)
  • DPF Diesel Particulate Filter such as a soot filter
  • the DPF system may be equipped with a collection system, and as the DPF system, a continuous regeneration type equipped with an oxidation catalyst is often used.
  • PM deposits on the soot filter with time, so when the deposition amount of PM exceeds a set amount, the flow resistance of the soot filter increases and the PM collection ability decreases.
  • problems such as a reduction in engine output may occur. Therefore, DPF regeneration control is performed to recover PM collection capacity by burning and removing PM deposited on the soot filter using engine exhaust gas by changing the engine operating conditions and raising the temperature of the exhaust gas, etc. It is executed at the timing of.
  • low temperature side non-post injection DPF regeneration control that does not perform post injection for injecting fuel after the combustion stroke of the engine and high temperature side that performs post injection Post injection DPF regeneration control is configured to be executable.
  • the deposition amount of PM exceeds the set amount, the low temperature non-post injection DPF regeneration control is automatically executed.
  • the deposition amount of PM may not decrease, and in such a case, the high temperature side post injection DPF regeneration control is executed.
  • a reducing agent such as urea water stored in a reducing agent storage tank is added to the exhaust gas of the engine and nitrogen contained in the exhaust gas
  • a Selective Catalytic Reduction (SCR) system may be provided to reduce oxides (hereinafter sometimes abbreviated as "NOx").
  • NOx oxides
  • SCR-based power limit control is performed to limit engine operating conditions (e.g., rotational speed and power).
  • SCR reference output limit control is performed to limit the operating conditions of the engine in order to reduce the amount of exhaust gas to which the NOx is not removed. ing.
  • the SCR reference output limit control is temporarily performed by performing a special operation such as using a release key. It can be stopped.
  • the SCR reference output limit control is executed simultaneously with the DPF regeneration control, the engine operating conditions are limited even during the DPF regeneration control, so the exhaust gas of the engine is suitable for the regeneration of the DPF system. It may become lower than the temperature, and the DPF regeneration control may not be properly performed. If the DPF regeneration control is not properly executed, it is possible that the DPF system breaks down and problems such as the inability to restart the engine occur.
  • the main problem of the present invention is that the DPF system and the SCR system can be properly operated to clean the exhaust gas of the engine well, while the DPF regeneration control is not properly performed.
  • the point is to provide a work vehicle capable of avoiding a failure in advance.
  • a DPF system for collecting particulate matter contained in exhaust gas of an engine
  • An SCR system for adding a reducing agent stored in a reducing agent storage tank to an exhaust gas of an engine to reduce nitrogen oxides contained in the exhaust gas
  • DPF regeneration control that burns and removes particulate matter collected and accumulated in the DPF system using engine exhaust gas, and the amount of reducing agent stored in the reducing agent storage tank is less than a set amount
  • a control unit capable of executing SCR-based operation restriction control that restricts engine operating conditions in the case where an abnormality occurs in the SCR system or the SCR system;
  • the control unit is configured to execute the DPF regeneration control prior to the SCR-based operation restriction control.
  • the particulate matter contained in the exhaust gas of the engine is collected by the DPF system, and the NOx contained in the exhaust gas of the engine is reduced by the SCR system, whereby the exhaust gas of the engine is appropriately It can be cleaned up.
  • the control unit executes DPF regeneration control at a predetermined timing or the like to change the engine operating conditions to raise the temperature of the exhaust gas of the engine, etc., and deposits the DPF system using the exhaust gas of the engine. By removing the burned PM, the PM collection capacity of the DPF system can be restored.
  • the control unit executes the SCR-based operation restriction control when the reducing agent stored in the reducing agent storage tank becomes equal to or less than the set amount or when an abnormality occurs in the SCR system, thereby operating the engine. Conditions can be limited, reductant can be saved to delay depletion of the reductant storage tank, and the amount of exhaust gas from which NOx has not been removed can be reduced.
  • executing DPF regeneration control prior to SCR-based operation restriction control is not limited to executing DPF regeneration control without executing SCR-based operation restriction control by stopping SCR-based operation restriction control, etc. This also includes the case where DPF regeneration control is performed in a state in which the SCR-based operation restriction control is performed while limiting the DPF regeneration control to a range that can be appropriately executed.
  • a second characterizing feature of the present invention is that the control unit is configured not to execute the SCR-based operation restriction control during execution of the DPF regeneration control.
  • the control unit does not execute the SCR-based operation restriction control during execution of the DPF regeneration control, so the engine-based operation restriction control is restricted by the SCR-based operation restriction control during execution of the DPF regeneration control. Therefore, it is possible to properly execute the DPF regeneration control being executed until the end. Therefore, while the DPF regeneration control is being executed, it is possible to prevent in advance the failure of the DPF system caused by the inappropriate execution state.
  • the control unit when the execution condition of the DPF regeneration control is satisfied during execution of the SCR-based operation restriction control, the control unit stops the SCR-based operation restriction control.
  • the point is that it is configured to execute playback control.
  • the control unit stops the SCR-based operation restriction control and executes the DPF regeneration control when the execution condition of the DPF regeneration control is satisfied, even during the execution of the SCR-based operation restriction control. Therefore, even in such a case, DPF regeneration control can be appropriately executed under the condition where the engine operating conditions are not restricted by the SCR based operation restriction control. Therefore, it is possible to prevent in advance the failure of the DPF system caused by the DPF regeneration control not being properly executed during the execution of the SCR based operation restriction control.
  • control unit is configured to restart the SCR based operation limiting control when the DPF regeneration control for stopping and executing the SCR based operation limiting control is finished. It is on the point.
  • the control unit automatically restarts the SCR based operation restriction control and the engine operation
  • reductant can be saved to delay depletion of the reductant storage tank, and the amount of exhaust emissions that are not freed of NOx can be reduced.
  • the control unit performs low temperature non-post injection regeneration control in which post injection is not performed by the engine and high temperature side in which post injection is performed by the engine. It is configured to be able to execute post injection regeneration control, The control unit is configured not to execute the non-post injection regeneration control prior to the SCR-based operation restriction control, and to execute the post-injection regeneration control prior to the SCR-based operation restriction control. The point is.
  • the post-injection DPF regeneration control on the high temperature side is performed when the deposition amount of PM does not decrease.
  • the DPF system can be efficiently regenerated by selectively using the low temperature side non-post injection DPF regeneration control and the high temperature side post injection DPF regeneration control.
  • the DPF regeneration control to be executed is the non-post injection regeneration control on the low temperature side
  • the urgency of regeneration is lower than when the DPF regeneration control to be executed is the post injection regeneration control on the high temperature side, It is considered that the possibility of failure of the DPF system is low even if it is not executed prior to the SCR-based operation restriction control.
  • the control unit does not execute the low-temperature non-post injection regeneration control prior to the SCR-based operation limitation control, so the low-temperature non-post injection regeneration control execution conditions and the SCR-based operation limitation control
  • the SCR-based operation restriction control can be executed to simultaneously restrict the engine's operation conditions when the execution conditions of and are satisfied simultaneously.
  • the control unit since the control unit executes the high temperature side post injection DPF regeneration control with priority over the SCR based operation restriction control, the high temperature side post injection DPF regeneration control execution condition and the SCR based operation restriction control execution condition
  • the DPF regeneration control can be properly executed when the above is simultaneously established, and the DPF system considered to have a high possibility of failure can be appropriately regenerated.
  • a tractor is taken as an example of a work vehicle, but as the work vehicle, besides a tractor, a rice transplanter, combine, civil engineering / architect work equipment, snow removal car, etc. Work vehicles are also applicable.
  • the tractor 1 is provided with a vehicle body 6 on the rear side to which the working machine 5 can be attached, the front of the vehicle body 6 is supported by a pair of left and right front wheels 7, and the rear of the vehicle body 6 is left and right It is supported by a pair of rear wheels 8.
  • a bonnet 9 is disposed at the front of the vehicle body portion 6, and an engine 10 (diesel engine) as a drive source is accommodated in the bonnet 9.
  • a cabin 13 for the user to board is provided, and in the cabin 13, a steering handle 14 for the user to steer and operate, a driver's seat 15 for the user, etc. are provided. .
  • a DPF system 11 which collects PM contained in the exhaust gas and purifies the exhaust gas. Further, on the rear side of the engine 10, urea water (an example of a reducing agent) stored in a urea water storage tank (an example of a reducing agent storage tank) 12B is added to the exhaust gas of the engine 10 An SCR system 12 is provided to reduce the NOx contained therein.
  • urea water an example of a reducing agent
  • urea water storage tank an example of a reducing agent storage tank
  • the engine 10 is provided with an intake passage 51 for drawing in air from the outside, a combustion chamber 52 for burning fuel, and an exhaust passage 53 for discharging the exhaust gas from the combustion chamber 52 to the outside.
  • FIG. 3 shows a four-cylinder engine 10 having four combustion chambers 52, the number of combustion chambers 52 can be changed as appropriate.
  • an intake valve 54 and an intake manifold 55 are disposed in this order from the upstream side in the air flow direction.
  • the intake valve 54 is configured to adjust the amount of air supplied to the combustion chamber 52
  • the intake manifold 55 is configured to distribute intake air to each of the plurality of combustion chambers 52. .
  • the engine 10 is provided with a common rail 56 and an injector 57 for supplying fuel to the combustion chamber 52.
  • Fuel is pumped to the common rail 56 by a fuel pump (not shown).
  • the injectors 57 are disposed in the respective combustion chambers 52, and eject the fuel stored at high pressure by the common rail 56 into the respective combustion chambers 52 at a predetermined timing.
  • an exhaust manifold 58 In the exhaust passage 53, an exhaust manifold 58, an exhaust valve 59, a DPF system 11, and an SCR system 12 are disposed in this order from the upstream side in the flow direction of the exhaust gas.
  • the exhaust manifold 58 is configured to collectively exhaust the exhaust gas generated in each combustion chamber 52, and the exhaust valve 59 is configured to be able to adjust the exhaust amount of the exhaust gas discharged to the outside of the engine 10. ing.
  • the DPF system 11 includes an oxidation catalyst 11a and a soot filter 11b sequentially from the upstream side in the flow direction of the exhaust gas, and the oxidation catalyst 11a and the soot filter 11b are accommodated in the DPF case 11A.
  • the oxidation catalyst 11a is configured to promote the oxidation of carbon monoxide, nitrogen monoxide and the like contained in the exhaust gas.
  • the soot filter 11 b is configured to collect PM such as soot contained in the exhaust gas. The PM collected and accumulated by the soot filter 11 b is configured to burn and remove DPF regeneration control described later at an appropriate timing.
  • the SCR system 12 includes a urea water injection nozzle (an example of a reducing agent addition unit) 12a and a selective reduction catalyst (SCR) 12b, which sequentially add urea water as a reducing agent to the exhaust gas from the upstream side in the flow direction of the exhaust gas.
  • Ammonia slip suppression catalyst (ASC) 12c is provided.
  • the selective reduction catalyst 12b and the ammonia slip suppression catalyst 12c are accommodated in a hollow SCR case 12A.
  • the selective reduction catalyst 12 b is configured to selectively reduce NOx contained in the exhaust gas under an atmosphere where ammonia (NH 3) taken in from the urea water into the exhaust gas is present.
  • the ammonia slip suppression catalyst 12c is made of an oxidation catalyst such as platinum and the like, and is configured to oxidize the ammonia which has unexpectedly passed through the selective reduction catalyst 12b. By oxidizing ammonia into nitrogen, nitric oxide, water and the like, ammonia is prevented from being released to the outside.
  • the SCR system 12 includes a urea aqueous solution storage tank 12B for storing urea aqueous solution as a reducing agent, and a urea aqueous solution supply device (reductant supply unit for extracting urea aqueous solution from the urea aqueous solution storage tank 12B and supplying it to the urea aqueous solution injection nozzle 12a An example) 12D.
  • the urea water supply device 12D includes a pump and the like, and sucks urea water from the urea water storage tank 12B through the urea water extraction passage 12d, and supplies urea water to the urea water injection nozzle 12a through the urea water supply passage 12f. It is configured.
  • a part of the urea water sucked by the urea water supply device 12D is returned to the urea water storage tank 12B through the urea water return path 12e.
  • the urea aqueous solution is added to the exhaust gas by injecting the urea aqueous solution supplied through the urea aqueous solution extraction passage 12d from the urea aqueous solution discharge device 12D from the urea aqueous solution injection nozzle 12a to the exhaust gas.
  • the engine 10 is provided with an EGR device 60, and is configured to be able to recirculate a part of the exhaust gas to the intake side.
  • the EGR device 60 includes an EGR passage 61 that recirculates part of the exhaust gas in the exhaust passage 53 to the intake passage 51.
  • an EGR cooler 62 for cooling exhaust gas to be recirculated and an EGR valve 63 capable of adjusting the amount of reflux of exhaust gas are disposed sequentially from the upstream side in the flow direction of the exhaust gas.
  • the engine 10 is provided with various sensors.
  • the sensors include, for example, an engine rotational speed sensor 64 for detecting the rotational speed of the engine 10, an oxidation catalyst temperature sensor 65 for detecting the temperature upstream of the oxidation catalyst 11a in the DPF system 11, and an upstream of the soot filter 11b in the DPF system 11.
  • a soot filter temperature sensor 66 for detecting the temperature on the side, and a differential pressure sensor 67 for detecting a differential pressure between the upstream side and the downstream side of the soot filter 11 b in the DPF system 11 are provided.
  • the exhaust gas on the upstream side of the selective reduction catalyst 12b of the SCR system 12 (more precisely, on the upstream side of the urea water injection nozzle 12a) and on the downstream side of the soot filter 11b in the DPF system 11
  • An upstream NOx sensor 68 for detecting the concentration of NOx contained a downstream NOx sensor 69 for detecting the concentration of NOx contained in the exhaust gas downstream of the ammonia slip suppression catalyst 12 c of the SCR system 12, and a urea of the SCR system 12
  • Urea water remaining amount sensor 70 for detecting the remaining amount of urea water stored in the water storage tank 12B, and urea water supply pressure sensor for detecting the supply pressure of urea water to the urea water injection nozzle 12a of the SCR system 12 (shown Omitted) etc. are provided.
  • the control unit 22 is configured to include an ECU (Engine Control Unit) 22A that mainly controls the output state of the engine 10 and the DPF system 11 and a DCU (Dosing Control Unit) 22B that controls the SCR system 12 and the like. There is.
  • ECU Engine Control Unit
  • DCU Dosing Control Unit
  • the control unit 22 uses the detection information of various sensors, a map set in advance, and the like, the air supply amount by the intake valve 54, the exhaust amount by the exhaust valve 59, the fuel injection timing by the injector 57, and the fuel injection amount
  • the output state of the engine 10 is made to be a predetermined output state.
  • the control unit 22 controls the amount of air supplied by the intake valve 54, the amount of exhaust gas emitted by the exhaust valve 59, and the amount of fuel injected by the injector 57 so that the engine rotational speed detected by the engine rotational speed sensor 64 becomes a predetermined engine rotational speed.
  • the injection timing, the fuel injection amount, the recirculation amount by the EGR valve 63, and the like are controlled.
  • control unit 22 controls the injection amount of urea water from the urea water injection nozzle 12a using detection information of various sensors, etc., so that the removal rate of NOx becomes a predetermined removal rate. There is. For example, based on the NOx concentration on the upstream side of the selective reduction catalyst 12b detected by the upstream side NOx sensor 68, the control unit 22 estimates the amount of ammonia required to reduce NOx at the selective reduction catalyst 12b, The injection amount of urea water injected from the urea water injection nozzle 12a is controlled.
  • control unit 22 estimates the proportion of NOx reduced by the selective reduction catalyst 12b based on the NOx concentration on the downstream side of the selective reduction catalyst 12b detected by the downstream side NOx sensor 69, and removes the NOx.
  • the feedback correction is performed on the injection amount of urea water determined from the detection value of the upstream NOx sensor 68 so that the rate becomes a predetermined removal rate.
  • the control unit 22 burns and removes the PM deposited on the soot filter 11 b in the DPF system 11 by changing the operating conditions of the engine 10 and raising the temperature of the exhaust gas at predetermined timing, etc. It is configured to be able to execute DPF regeneration control for recovering the collecting ability.
  • the urea water stored in the urea water storage tank 12B is injected from the urea water injection nozzle 12a, it is stored in the urea water storage tank 12B while the engine 10 is in operation. Urea water will decrease from time to time.
  • the urea water is depleted in the urea water storage tank 12B, the urea water is not injected into the exhaust gas, and the NOx contained in the exhaust gas is discharged as it is to the outside. Further, even when an abnormality such as a failure occurs in the SCR system 12, there is a disadvantage that the NOx contained in the exhaust gas is discharged to the outside as it is.
  • control unit 22 saves the use of urea water when the amount of urea water stored in the urea water storage tank 12B becomes equal to or less than the set amount, and when an abnormality such as a failure occurs in the SCR system 12 SCR criteria that limit operating conditions such as the rotational speed and output of the engine 10 to delay the exhaustion of the urea water storage tank 12B and reduce the exhaust amount of exhaust gas from which NOx has not been removed. It is configured to be able to execute output limit control.
  • FIG. 5 is a view showing what kind of fuel control is performed in each of the self-regeneration control, the assist regeneration control, the reset regeneration control, and the parking regeneration control.
  • the vertical axis is the fuel injection amount
  • the horizontal axis is the piston position.
  • the self regeneration control and the assist regeneration control are regeneration controls in which post injection is not performed by the injector 57 in fuel control described later, and correspond to non-post injection DPF regeneration control.
  • the reset regeneration control and the parking regeneration control are regeneration controls in which post injection is performed by the injector 57 in fuel control described later, and correspond to post injection DPF regeneration control.
  • the PM deposition amount of the soot filter 11b becomes equal to or greater than the set amount even if the self regeneration control is performed.
  • the control unit 22 is configured to perform assist regeneration control.
  • the controller 22 is configured to perform reset regeneration control when the PM deposition amount of the soot filter 11 b does not decrease even when the assist regeneration control is performed. Further, when the PM accumulation amount of the soot filter 11b does not decrease even when the reset regeneration control is performed, the control unit 22 is configured to perform the parking regeneration control.
  • the self regeneration control, the assist regeneration control, and the reset regeneration control can be performed while working with the tractor 1, and the parking regeneration control can not be performed while working with the tractor 1.
  • the control unit 22 controls the engine 10 so that the operating state of the engine 10 becomes a predetermined operating state (operating state suitable for the user's driving operation or work), so the temperature of the exhaust gas of the engine 10 (for example, The temperature detected by the oxidation catalyst temperature sensor 65 may be high enough to burn off the PM.
  • the temperature of the exhaust gas of the engine 10 burns and removes PM because the rotational speed of the engine 10 suitable for the work is increased. High enough temperature. In such a case, when the control unit 22 performs the normal operation of the engine 10, combustion removal of PM accumulated in the soot filter 11b in the DPF system 11 is naturally performed.
  • the control unit 22 performs the main injection and the pre-injection just before that by the injector 57 in the combustion stroke to perform the normal operation of the engine 10.
  • Regeneration control is to be performed. Therefore, self-regeneration control is performed under the condition that the control unit 22 normally operates the engine 10 (for example, performing the operation to increase the rotational speed of the engine 10 more than the predetermined speed).
  • the control unit 22 performs self-regeneration control.
  • assist regeneration control In the assist regeneration control, it is an execution condition that the PM deposition amount becomes equal to or more than the set amount before and during traveling of the tractor 1, and when this execution condition is satisfied, the control unit 22 executes the assist regeneration control. .
  • the control unit 22 adjusts the opening degree of the intake valve 54 to the throttle side as intake amount control, and as shown in FIG. 4 and FIG.
  • the temperature in the DPF case 11A of the DPF system 11 eg, the temperature detected by the oxidation catalyst temperature sensor 65 or the soot filter temperature sensor 66
  • Control to a set temperature (for example, 250 ° C. to 500 ° C.).
  • the stop condition is that the PM deposition amount becomes smaller than the set amount during execution, and that the execution condition (transition condition) of reset regeneration control and parking regeneration control described later is satisfied, etc.
  • the control unit 22 ends the assist regeneration control.
  • Reset playback control In the reset regeneration control, it is an execution condition to instruct the execution of the reset regeneration control by artificially operating the regeneration switch 21 (see FIG. 2). When this execution condition is satisfied, the control unit 22 performs the reset regeneration. Execute control. In the present embodiment, for example, the PM deposition amount does not become smaller than the set amount even if the assist regeneration control is executed for a set time, or the cumulative driving time of the engine 10 from the time of the previous reset regeneration control is executed , 100 hours), the control unit 22 instructs the user to execute the reset reproduction control by operating the reproduction switch 21 by blinking the reproduction switch 21 or the like. It is supposed to prompt you. In the reset regeneration control, as shown in FIGS.
  • the DPF is performed by performing post injection in which fuel is injected into the combustion chamber 52 by the injector 57 after the combustion stroke, in addition to the assist regeneration control.
  • the temperature in the case 11A is controlled to the set temperature or more (for example, about 560 degrees).
  • this reset reproduction control it is a stop condition that a set time (for example, 30 minutes) elapses from the start, and the control unit 22 ends the reset reproduction control when the stop condition is satisfied.
  • (Parking regeneration control) In the parking regeneration control, it is an execution condition to instruct the execution of the parking regeneration control by artificially operating the regeneration switch 21. When this execution condition is satisfied, the control unit 22 executes the parking regeneration control. In the present embodiment, for example, the control unit 22 causes the regeneration switch 21 to blink or the like when the condition such that the PM deposition amount does not become smaller than the set amount even if the reset regeneration control is performed. The user is prompted to instruct the execution of the parking regeneration control by operating 21. In the parking regeneration control, in a state where the tractor 1 is stopped, as shown in FIGS. 4 and 5, in addition to the reset regeneration control, the control unit 22 causes the engine rotation speed to be the high idle engine rotation speed.
  • the temperature in the DPF case 11A is controlled to be equal to or higher than the set temperature (for example, about 600 degrees).
  • the parking regeneration control it is a stop condition that a set time (for example, 30 minutes) elapses from the start, and the control unit 22 ends the parking regeneration control when the stop condition is satisfied.
  • the relationship between the PM deposition amount and the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the soot filter 11b is set in advance by experiment or the like.
  • the control unit 22 can obtain PM deposition amount information indicating the PM deposition amount based on the detection information of the differential pressure sensor 67 using the relationship of the PM deposition amount with respect to the differential pressure set in advance.
  • the PM deposition amount can also be determined by subtracting the amount of regeneration of PM that is burned and removed in the DPF system 11 from the amount of PM emitted from the engine 10.
  • the amount of PM emission and PM regeneration amount with respect to the operation state of the engine 10 is The relationship can be set in advance.
  • the control unit 22 acquires information regarding the operating state of the engine 10 such as detection information of the engine rotational speed sensor 64, thereby releasing the PM and the regeneration amount of PM with respect to the operating state of the engine 10 set in advance.
  • the PM deposition amount information indicating the PM deposition amount can be obtained using the relationship of
  • control unit 22 is configured to be able to execute urea water remaining amount operation restriction control and system abnormal operation restriction control as SCR reference output restriction control.
  • the urea water remaining amount operation restriction control is performed by the urea water remaining amount (the bar graphs 19 d and 19 f described later (refer to FIG. 12) described later) detected by the urea water remaining amount sensor 70. Is a control that limits the operating conditions of the engine 10 when the value of.
  • the urea aqueous solution remaining amount sensor 70 is configured of a level sensor that detects the water level in the urea aqueous solution storage tank 12B, and even when the urea aqueous solution remaining amount is detected as 0%, At this point, the urea water storage tank 12B is not completely depleted, and a small amount of urea water remains in the urea water storage tank 12B. Therefore, this urea water remaining amount operation restriction control is performed under the execution condition that the urea water remaining amount of the urea water storage tank 12B detected by the urea water remaining amount sensor 70 becomes equal to or less than a set amount (for example, 0%).
  • a set amount for example, 0%
  • the urea aqueous solution remaining amount of the urea aqueous solution storage tank 12B detected by the urea aqueous solution remaining amount sensor 70 is equal to or less than the set amount (for example, 0%) and urea from the urea aqueous solution storage tank 12B.
  • a second step is set up with the condition that the proper removal (suction) of water can not be performed and the like.
  • the fact that the urea water can not be properly taken out from the urea water storage tank 12B means, for example, that the supply pressure of the urea water detected by the above-described urea water supply pressure sensor becomes lower than a predetermined pressure, etc. Is the case.
  • the control unit 22 executes the first step of urea water remaining amount operation restriction control, and the execution of the second step of urea water remaining amount operation restriction control When the condition is satisfied, the control unit 22 executes the second stage of the urea water remaining amount operation restriction control.
  • the control unit 22 restricts the operating condition of the engine 10 by restricting the injection amount of fuel by the injector 57 to a first set amount (for example, 75%).
  • the first step of the urea water remaining amount operation restriction control is that the urea water remaining amount becomes equal to or more than the set amount during execution, and the execution condition (transition condition) of the second step of the urea water remaining amount operation restriction control is satisfied.
  • the control unit 22 ends the first step of the urea water remaining amount operation restriction control.
  • the control unit 22 limits the injection amount of fuel by the injector 57 to a second set amount (for example, 50%) lower than the first stage, and further, the engine 10 rotations. By limiting the speed to a low idle rotational speed lower than the normal idle rotational speed, the operating conditions of the engine 10 are more restricted than in the first stage.
  • a second set amount for example, 50%
  • the control unit 22 ends the second stage of the urea water remaining amount operation restriction control.
  • an alarm sound is emitted intermittently from an alarm buzzer (not shown) installed in the cabin 13 for a predetermined time (for example, one minute). Then, at the time of execution of the first step of urea water remaining amount operation restriction control, an alarm sound is continuously emitted for a predetermined time (for example, one minute) from an alarm buzzer (not shown) installed in the cabin 13. At the time of execution of the second step of the remaining amount operation restriction control, the alarm buzzer continuously emits an alarm sound until the stop condition is satisfied.
  • the system abnormal operation restriction control is control for restricting the operation condition of the engine 10 when the operation time from the abnormality occurrence of the SCR system 12 becomes equal to or longer than a set time (for example, 3 hours, 10 minutes in the case of recurrence).
  • the abnormality of the SCR system 12 corresponds to, for example, the case where the detection value of the downstream side NOx sensor 69 is not improved at all although the urea water of a predetermined amount or more is injected from the urea water injection nozzle 12a.
  • the operation time of the engine 10 from the abnormality occurrence is equal to or more than the first set time, and less than the second set time (eg, 4 hours, 30 minutes in case of relapse) longer than the first set time.
  • a first stage in which there is an execution condition and the like, and a second stage in which the operation time of the engine 10 after occurrence of an abnormality is equal to or longer than a second set time are set as the execution condition.
  • the control unit 22 restricts the injection amount of fuel by the injector 57 to the second set amount (for example, 50%), and further, the rotational speed for maximum torque of the engine 10 is normally Limiting lower than this limits the operating conditions of the engine 10.
  • the stop condition is that the abnormality is eliminated during execution, or that the execution condition (transition condition) of the second step of the system abnormal operation restriction control is established.
  • the control unit 22 ends the first step of the system abnormal operation restriction control.
  • the control unit 22 restricts the injection amount of fuel by the injector 57 to the second set amount (for example, 50%), and further, the rotational speed of the engine 10 for low idle rotation. By limiting the speed, the operating conditions of the engine 10 are more limited than in the first stage.
  • the stop condition is that the abnormality is eliminated during execution, etc., and when the stop condition is satisfied, the control unit 22 performs the second step of the system abnormal operation restriction control. finish.
  • a predetermined time from the alarm buzzer For example, the alarm sound is emitted intermittently for one minute. Then, at the time of execution of the first stage of system abnormal operation restriction control, an alarm sound is continuously emitted from the alarm buzzer for a predetermined time (for example, one minute), and stopped at the time of execution of the second stage of system abnormal operation restriction control. The alarm sound is continuously emitted from the alarm buzzer until the condition is satisfied.
  • the DPF regeneration control burns and removes the PM deposited on the soot filter 11b of the DPF system 11 using the exhaust gas, by changing the operating condition of the engine 10 to raise the temperature of the exhaust gas, etc. Since the control is to restore the PM collection capability of the DPF system 11 and the SCR-based operation restriction control is control to limit the operating conditions of the engine 10, the SCR-based operation restriction control is executed to operate the engine 10 When the conditions are limited, even if the DPF regeneration control is performed, the temperature rise of the exhaust gas of the engine 10 becomes insufficient, and there is a possibility that the PM collection capacity of the DPF system 11 can not be recovered properly.
  • the control unit 22 is configured to preferentially execute predetermined control when both the execution condition of the DPF regeneration control and the execution condition of the SCR reference output restriction control are satisfied.
  • the control unit 22 performs both the conditions for executing the post-injection DPF regeneration control on the high temperature side such as the reset regeneration control and the parking regeneration control and the execution conditions for the SCR reference output restriction control. If this is the case, the high temperature side post injection DPF regeneration control is executed with priority over the SCR reference output restriction control. In this way, when the execution condition of the high temperature side post injection DPF regeneration control and the execution condition of the SCR based operation restriction control are satisfied simultaneously, the post injection DPF regeneration control is appropriately executed, and a possibility of failure Can be appropriately regenerated.
  • the control unit 22 performs both the conditions for executing low temperature non-post injection DPF regeneration control such as self regeneration control and assist regeneration control, and the execution conditions for SCR reference output restriction control. If the condition is satisfied, the non-post-injection DPF regeneration control is not executed prior to the SCR reference output restriction control.
  • the control unit 22 performs the non-post injection DPF regeneration control and the SCR reference output restriction control in parallel when the execution condition of the non-post injection DPF regeneration control and the execution condition of the SCR reference output restriction control are both satisfied.
  • the case where the SCR reference output limitation control is configured to be executed prior to the non-post injection DPF regeneration control is given as an example. . By doing this, when the conditions for executing the low temperature side non-post injection DPF regeneration control and the conditions for executing the SCR based operation limiting control are satisfied at the same time, the SCR based operation limiting control is appropriately executed. Conditions can be appropriately limited.
  • FIG. 8 shows a control flow in the case where an execution condition of the post injection DPF regeneration control is satisfied during execution of the SCR based operation restriction control.
  • the SCR-based operation restriction control is temporarily stopped and the post-injection DPF regeneration control is performed. (Yes in Step # 11, Step # 12, Step # 13).
  • step # 14, step # 15, Step # 16 the stop condition of the post-injection DPF regeneration control is satisfied, such as the set time elapses, the post-injection DPF regeneration control is stopped and the SCR-based operation restriction control is resumed (Yes in step # 14, step # 15, Step # 16).
  • the post-injection DPF regeneration control is reset regeneration control, for example, after the reset regeneration control is stopped (between steps # 15 and # 16), parking regeneration control is performed. Whether or not the execution condition is satisfied can be confirmed, and when the execution condition for the parking regeneration control is satisfied, the parking regeneration control can be performed continuously to the reset regeneration control.
  • FIG. 9 shows a control flow in the case where an execution condition of non-post injection DPF regeneration control is satisfied during execution of the SCR based operation restriction control.
  • the SCR based operation The restriction control is continued (Yes in step # 21, No in step # 22, return). Thereafter, when the stop condition of the SCR-based operation restriction control is satisfied, the SCR-based operation restriction control is stopped and the non-post injection DPF regeneration control is executed (Yes in step # 22, step # 23, step # 24).
  • FIG. 10 shows a control flow in the case where an execution condition of the SCR based operation restriction control is satisfied during execution of the post injection DPF regeneration control.
  • the post injection DPF regeneration is performed while the stop condition of the post injection DPF regeneration control is not satisfied.
  • the control is continued (Yes in step # 31, No in step # 32, and return).
  • the stop condition of the post injection DPF regeneration control is satisfied, for example, when the set time elapses, the post injection DPF regeneration control is stopped and the SCR reference operation restriction condition is executed (Yes in step # 32, step # 33, Step # 34).
  • FIG. 11 shows a control flow in the case where an execution condition of the SCR based operation restriction control is satisfied while the non-post injection DPF regeneration control is being performed.
  • the SCR-based operation restriction control may be executed while continuing the non-post-injection DPF regeneration control, but in the present embodiment, the non-post-injection DPF regeneration control is stopped and the SCR-based operation restriction control is executed.
  • the non-post-injection DPF regeneration control is temporarily stopped and SCR-based operation restriction control is executed. (Yes in Step # 41, Step # 42, Step # 43).
  • Step # 43 Thereafter, when the conditions for stopping SCR-based operation restriction control are satisfied and the SCR-based operation restriction control is stopped, non-post injection DPF regeneration control is resumed (Yes in step # 44, step # 45, step # 46). .
  • FIG. 8 and FIG. 10 show a control flow of post-injection DPF regeneration control.
  • the control flow shown in FIGS. 8 and 10 is a control flow common to the reset regeneration control and the parking regeneration control.
  • 9 and 11 show a control flow of the non-post injection DPF regeneration control.
  • the control flow shown in FIGS. 9 and 11 is a control flow common to the self regeneration control and the assist regeneration control. .
  • the meter panel 19 and the monitor 20 are provided as the display unit 17 in the cabin 13.
  • the remaining amount of urea water in the urea water storage tank 12B or the Contents and the like of the SCR reference output restriction control can be displayed on the display unit 17.
  • the display example of the display unit 17 will be described focusing on the content related to the SCR system 12.
  • the display control of the display unit 17 is executed by the control unit 22 or the like.
  • FIG. 12A shows a meter panel 19 in a normal state.
  • a liquid crystal panel 19A for displaying characters, figures, and the like is disposed in a central display area, and an engine tachometer 19B indicating the rotational speed of the engine 10 with a pointer is disposed on the outer peripheral side of the liquid crystal panel 19A.
  • an engine tachometer 19B indicating the rotational speed of the engine 10 with a pointer is disposed on the outer peripheral side of the liquid crystal panel 19A.
  • a fuel gage 19D indicating the remaining amount of fuel with a pointer
  • a water temperature gauge 19E indicating the cooling water temperature of the engine 10 as a pointer It is done.
  • a plurality of display lamps 19F and the like for displaying and warning regarding the traveling system and the working system are disposed.
  • characters and the like indicating the vehicle speed, the rotational speed of the engine 10, etc. are displayed in the upper area of the liquid crystal panel 19A, and the lower area of the liquid crystal panel 19A is the remaining amount of urea water in the urea water storage tank 12B.
  • a urea water remaining amount mark portion 19c indicating that there is a bar graph 19d showing the urea water remaining amount of the urea water storage tank 12B detected by the urea water remaining amount sensor 70 are displayed.
  • the left end portion is 0% and the right end portion is 100%, and the blackened area indicates the urea aqueous solution remaining amount.
  • the entire bar graph 19d is white-painted in the empty state, the entire bar graph 19d is black-filled in the full state, and the black-colored portion is continuously displayed from the left end to the right between the empty state and the full state. It will be Thus, the user can frequently check the remaining amount of urea water by displaying the remaining amount of urea water in the urea water storage tank 12B on the liquid crystal panel 19A at normal times, and urea water can be generated at an appropriate timing. Supply of
  • FIG. 12B shows the display state of the menu screen G1 displayed on the monitor 20 in a normal state.
  • the center display field 20A of the menu screen G1 displays a tractor information screen for confirming tractor information, and a plurality of icons Ic for instructing transition to a setting screen for performing various settings of the tractor 1 and the monitor 20. Ru.
  • FIG. 12 (c) shows a tractor information screen G2 shifted from the menu screen G1. On this tractor information screen G2, the continuously travelable distance, fuel efficiency, etc., which the tractor 1 can continue without refueling are shown.
  • the left end portion is 0% and the right end portion is 100%, and the blackened area indicates the urea aqueous solution remaining amount.
  • the entire bar graph 19f is white-painted in the empty state, the entire bar graph 19f is black-filled in the full state, and the black-colored portion is displayed continuously from the left end to the right between the empty state and the full state. It will be As described above, by displaying the remaining amount of urea water in the urea water storage tank 12B on the tractor information screen G2 of the monitor 20 at normal times, the user can appropriately confirm the remaining amount of urea water.
  • FIG. 13A shows the meter panel 19 at the time of execution of the second stage of the urea water remaining amount operation restriction control as an example of the execution of the SCR based operation restriction control.
  • a display for prompting the user to supply urea water such as a character display of “replenish urea water”
  • the display lamp 19a for prompting the tractor 1 to stop and the display lamp 19b for indicating the shortage of the remaining amount of urea water are blinked. Therefore, the user can easily recognize that the urea aqueous solution needs to be replenished.
  • the display column 20B on the lower end side of the menu screen G1 of the monitor 20 supplies urea water to the user, for example, characters such as "supplement of urea water 2".
  • the display for prompting is displayed.
  • a transition is made to a detail screen G3 shown in FIG. 13C.
  • a display such as “Please supply urea water.” Or the like for prompting the user to supply urea water is displayed in a large scale, and “engine output And the rotation speed is limited.
  • the meter panel 19 or the monitor 20 similarly displays a display for promoting supply of urea water or the like.
  • a display is displayed to indicate that the first phase of the SCR-based operation restriction control is being performed.
  • a display such as a character of “replenish urea water 1” for prompting the user to replenish urea water. Is displayed.
  • a display such as "Please supply urea water” for prompting the user to supply urea water with characters etc. Is displayed in a large size, and a display that indicates that the first step of the urea water residue operation limit control is being executed, such as the characters “The engine output has been limited.” Is displayed in a large size.
  • the specific display contents are different at the time of execution of the first stage and the second stage of the system abnormal operation restriction control, the meter panel 19 and the monitor 20 are similarly urged to solve the system abnormality.
  • a display is displayed to indicate that the first stage or the second stage of the system abnormal operation limitation control is being performed.
  • the meter panel 19 or monitor 20 is supplied with urea water or the system abnormality
  • the display for prompting the solution of the problem, and the display for giving notice of the execution of the first stage of the urea water remaining amount operation restriction control or the system abnormal operation restriction control are displayed.
  • a display for promoting the execution of the post-injection DPF regeneration control (reset regeneration, parking regeneration, etc.) by operating the regeneration switch 21 and various DPF regeneration controls are executed.
  • the display etc. for showing that it is displayed.
  • control unit 22 is configured to execute specific DPF regeneration control (post injection DPF regeneration control) prior to SCR-based operation restriction control.
  • DPF regeneration control post injection DPF regeneration control
  • all DPF regeneration control for changing the operating state of the engine 10 from the normal state may be configured to be executed prior to the SCR based operation restriction control.
  • control unit 22 is configured to execute reset regeneration control and parking regeneration control as DPF regeneration control prior to SCR-based operation restriction control, as an example.
  • reset regeneration control and parking regeneration control only the parking regeneration control with higher urgency may be executed with priority over the SCR-based operation restriction control.
  • the control unit 22 is configured to execute the DPF regeneration control prior to the SCR-based operation restriction control, assuming that the control unit 22 performs the SCR-based operation restriction control.
  • the DPF regeneration control is performed is shown as an example in a state where the SCR based operation restriction control is not performed due to stopping or the like, for example, the control unit 22 can appropriately execute the DPF regeneration control.
  • the DPF regeneration control may be configured to be performed in a state in which the SCR-based operation restriction control is performed with limitation to the range.
  • the present invention can be suitably applied to various work vehicles equipped with an engine.

Abstract

DPFシステムとSCRシステムとを適切に稼働させてエンジンの排気ガスを良好に浄化できながら、DPF再生制御が適切に実行されないことに起因するDPFシステムの故障を未然に回避する。エンジン10の排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するDPFシステム11と、還元剤貯留タンク12Bに貯留された還元剤をエンジン10の排気ガスに添加して排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元するSCRシステム12と、DPFシステム11に捕集されて堆積した粒子状物質をエンジン10の排気ガスを利用して燃焼除去するDPF再生制御、及び、還元剤貯留タンク12Bに貯留されている還元剤が設定量以下となった場合又はSCRシステム12に異常が発生した場合にエンジン10の運転条件を制限するSCR基準運転制限制御を実行可能な制御部22と、が備えられ、制御部22は、DPF再生制御をSCR基準運制限制御よりも優先して実行するように構成されている。

Description

作業車両
 本発明は、エンジンを搭載したトラクタ等の農業機械や建設機械等の作業車両に関する。
 この種の作業車両では、例えば、特許文献1に示すように、エンジンの排気ガスに含まれる粒子状物質(以下、「PM」と略称する場合がある)をスートフィルタ等のDPF(Diesel Particulate Filter)にて捕集するDPFシステムが備えられる場合があり、DPFシステムとしては、酸化触媒を備えた連続再生型のものが多く用いられている。
 このようなDPFシステムでは、スートフィルタに経時的にPMが堆積していくので、そのPMの堆積量が設定量を超えると、スートフィルタの流通抵抗が増大して、PM捕集能力が低下するとともに、エンジンの出力の低下を招く等の問題を生じることになる。そこで、エンジンの運転条件を変更して排気ガスを昇温させる等により、エンジンの排気ガスを利用してスートフィルタに堆積したPMを燃焼除去し、PM捕集能力を回復させるDPF再生制御が所定のタイミングで実行されている。
 特許文献2に記載の作業車両では、このようなDPF再生制御として、エンジンの燃焼行程後に燃料を噴射するポスト噴射を行わない低温側の非ポスト噴射DPF再生制御と、ポスト噴射を行う高温側のポスト噴射DPF再生制御とが実行可能に構成されている。
 作業車両での作業中に、PMの堆積量が設定量を超えると、低温側の非ポスト噴射DPF再生制御が自動的に実行される。しかしながら、低温側の非ポスト噴射DPF再生制御を行ってもPMの堆積量が低下しない場合があり、このような場合に、高温側のポスト噴射DPF再生制御が実行される。
 また、この種の作業車両では、例えば、特許文献2~5に示すように、還元剤貯留タンクに貯留された尿素水等の還元剤をエンジンの排気ガスに添加して排気ガスに含まれる窒素酸化物(以下、「NOx」と略称する場合がある)を還元するSCR(Selective Catalytic Reduction)システムが備えられる場合がある。
 このようなSCRシステムでは、エンジンの運転中、還元剤貯留タンクに貯留された還元剤が随時減少していくので、その還元剤の残量が設定量以下になると、還元剤を節約して還元剤貯留タンクの枯渇を遅らせるために、エンジンの運転条件(例えば、回転速度や出力)を制限するSCR基準出力制限制御が実行されている。また、SCRシステムに故障等の異常が発生した場合にも、NOxが除去されていない排気ガスの外部への排出量を低減するためにエンジンの運転条件を制限するSCR基準出力制限制御が実行されている。
 特許文献4、5に記載の作業車両では、このようなSCR基準出力制限制御が実行された場合でも、解除キーを用いる等の特別な操作を行うことにより、SCR基準出力制限制御を一時的に停止することができる。
特開2016-078600号公報 特開2013-160104号公報 特開2009-127521号公報 特開2015-175264号公報 国際公開第2015/025537号公報
 ところで、この種の作業車両において、DPFシステムとSCRシステムの両方を備える場合には、DPFシステムとSCRシステムの夫々の状態に応じ、エンジンの運転条件を変更してエンジンの排気ガスを昇温させる等により、エンジンの排気ガスを利用してDPFシステムに堆積したPMを燃焼除去してPM捕集能力を回復させるDPF再生制御と、エンジンの運転条件を制限するSCR基準出力制限制御とが同時に実行されることが考えられる。
 しかしながら、DPF再生制御と同時にSCR基準出力制限制御が実行されると、DPF再生制御の実行中であってもエンジンの運転条件が制限されるので、エンジンの排気ガスがDPFシステムの再生に適した温度よりも低くなり、DPF再生制御を適切に実行できない虞がある。DPF再生制御が適切に実行されないと、DPFシステムが故障し、エンジンの再始動ができない等のトラブルが生じることも考えられる。
 また、このような重大なトラブルを回避するため、DPF再生制御が実行される場合には、解除キー等を用いてSCR基準出力制限制御を一時的に停止することも考えられるが、その場合、ユーザは、DPF再生制御が実行される都度、SCR基準出力制限制御を一時的に停止する特別な操作を行わなければならず、農作業等の本来の作業に専念できないという不都合がある。
 この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、DPFシステムとSCRシステムとを適切に稼働させてエンジンの排気ガスを良好に浄化できながら、DPF再生制御が適切に実行されないことに起因するDPFシステムの故障を未然に回避することのできる作業車両を提供する点にある。
 本発明の第1特徴構成は、エンジンの排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するDPFシステムと、
 還元剤貯留タンクに貯留された還元剤をエンジンの排気ガスに添加して排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元するSCRシステムと、
 前記DPFシステムに捕集されて堆積した粒子状物質をエンジンの排気ガスを利用して燃焼除去するDPF再生制御、及び、前記還元剤貯留タンクに貯留されている還元剤が設定量以下となった場合又は前記SCRシステムに異常が発生した場合にエンジンの運転条件を制限するSCR基準運転制限制御を実行可能な制御部と、が備えられ、
 前記制御部は、前記DPF再生制御を前記SCR基準運転制限制御よりも優先して実行するように構成されている点にある。
 本構成によれば、DPFシステムにてエンジンの排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集し、SCRシステムにてエンジンの排気ガスに含まれNOxを還元することにより、エンジンの排気ガスを適切に浄化することができる。
 制御部は、所定のタイミング等にてDPF再生制御を実行することで、エンジンの運転条件を変更してエンジンの排気ガスを昇温させる等により、エンジンの排気ガスを利用してDPFシステムに堆積したPMを燃焼除去し、DPFシステムのPM捕集能力を回復することができる。また、制御部は、還元剤貯留タンクに貯留されている還元剤が設定量以下となった場合又は前記SCRシステムに異常が発生した場合にSCR基準運転制限制御を実行することで、エンジンの運転条件を制限し、還元剤を節約して還元剤貯留タンクの枯渇を遅らせたり、NOxが除去されていない排気ガスの外部への排出量を低減したりす
ることができる。
 そして、制御部は、DPF再生制御をSCR基準運転制限制御よりも優先して実行するので、DPF再生制御の実行条件とSCR基準運転制限制御の実行条件とが同時に成立する場合でも、特別な操作を必要とせず、DPF再生制御を適切に実行し、DPFシステムを適切に再生することができる。よって、DPF再生制御が適切に実行されないことに原因するDPFシステムの故障を未然に回避することができる。
 ちなみに、DPF再生制御をSCR基準運転制限制御よりも優先して実行するとは、SCR基準運転制限制御を停止する等によりSCR基準運転制限制御を実行しない状態でDPF再生制御を実行する場合に限らず、DPF再生制御を適切に実行できる範囲に制限してSCR基準運転制限制御を実行する状態でDPF再生制御を実行する場合も含まれる。
 本発明の第2特徴構成は、前記制御部は、前記DPF再生制御の実行中は、前記SCR基準運転制限制御を実行しないように構成されている点にある。
 本構成によれば、制御部は、DPF再生制御の実行中は、SCR基準運転制限制御を実行しないので、DPF再生制御の実行中に、SCR基準運転制限制御によりエンジンの運転条件が制限されることがなく、実行中のDPF再生制御を終了まで適切に実行することができる。よって、DPF再生制御の実行中に、その実行状態が不適切になることに起因するDPFシステムの故障を未然に回避することができる。
 本発明の第3特徴構成は、前記制御部は、前記SCR基準運転制限制御の実行中に、前記DPF再生制御の実行条件が成立した場合は、前記SCR基準運転制限制御を停止して前記DPF再生制御を実行するように構成されている点にある。
 本構成によれば、制御部は、SCR基準運転制限制御の実行中であっても、DPF再生制御の実行条件が成立した場合は、SCR基準運転制限制御を停止してDPF再生制御を実行するので、このような場合でも、SCR基準運転制限制御によりエンジンの運転条件が制限されない状況下でDPF再生制御を適切に実行することができる。よって、SCR基準運転制限制御の実行中にDPF再生制御が適切に実行されないことに起因するDPFシステムの故障を未然に回避することができる。
 本発明の第4特徴構成は、前記制御部は、前記SCR基準運転制限制御を停止して実行する前記DPF再生制御が終了した場合に前記SCR基準運転制限制御を再開するように構成されている点にある。
 本構成によれば、SCR基準運転制限制御によりエンジンの運転条件が制限されない状況下でDPF再生制御を適切に実行した後、制御部により自動的にSCR基準運転制限制御を再開してエンジンの運転条件を再び制限し、還元剤を節約して還元剤貯留タンクの枯渇を遅らせたり、NOxが除去されていない排気ガスの外部への排出量を低減したりすることができる。
 本発明の第5特徴構成は、前記制御部は、前記DPF再生制御として、エンジンにてポスト噴射が行なわれない低温側の非ポスト噴射再生制御と、エンジンにてポスト噴射が行われる高温側のポスト噴射再生制御とを実行可能に構成され、
 前記制御部は、前記非ポスト噴射再生制御は前記SCR基準運転制限制御よりも優先して実行せず、前記ポスト噴射再生制御は前記SCR基準運転制限制御よりも優先して実行するように構成されている点にある。
 本構成によれば、DPF再生制御において、例えば、低温側の非ポスト噴射DPF再生制御を実行してもPMの堆積量が低下しない場合等に高温側のポスト噴射DPF再生制御を実行する等により、低温側の非ポスト噴射DPF再生制御と高温側のポスト噴射DPF再生制御とを使い分ける形態でDPFシステムを効率良く再生することができる。
 ここで、実行対象のDPF再生制御が低温側の非ポスト噴射再生制御である場合は、実行対象のDPF再生制御が高温側のポスト噴射再生制御である場合に比べ、再生の緊急性は低く、SCR基準運転制限制御よりも優先して実行しなくとも、DPFシステムが故障する可能性は低いと考えられる。
 本構成によれば、制御部は、低温側の非ポスト噴射再生制御はSCR基準運転制限制御よりも優先して実行しないので、低温側の非ポスト噴射再生制御の実行条件とSCR基準運転制限制御の実行条件とが同時に成立したときにSCR基準運転制限制御を実行し、エンジンの運転条件を制限することができる。
 他方、制御部は、高温側のポスト噴射DPF再生制御をSCR基準運転制限制御よりも優先して実行するので、高温側のポスト噴射DPF再生制御の実行条件とSCR基準運転制限制御の実行条件とが同時に成立したときにDPF再生制御を適切に実行し、故障の可能性が高いと考えられるDPFシステムを適切に再生することができる。
トラクタの側面図 運転座席から前方を見た図 エンジンのブロック図 DPF再生制御の種類を示す表 燃料制御において燃料噴射量とピストン位置との関係を示す図 SCR基準運転制限制御の種類を示す表 SCR基準運転制限制御とDPF再生制御の関係(優先関係)を示す表 SCR基準運転制限制御の実行中に、ポスト噴射DPF再生条件が成立した場合の制御フローを示す図 SCR基準運転制限制御の実行中に、非ポスト噴射DPF再生条件が成立した場合の制御フローを示す図 ポスト噴射DPF再生制御の実行中に、SCR基準運転制限条件が成立した場合の制御フローを示す図 非ポスト噴射DPF再生制御の実行中に、SCR基準運転制限条件が成立した場合の制御フローを示す図 通常時における表示部の表示例を示す図 SCR基準運転制限制御の実行時における表示部の表示例を示す図
 本発明に係る作業車両の実施形態を図面に基づいて説明する。
 本実施形態では、作業車両の一例としてトラクタを例に挙げるが、作業車両としては、トラクタの他、田植機、コンバイン、土木・建築作業装置、除雪車等、乗用型作業車両に加え、歩行型作業車両も適用可能である。
 図1に示すように、トラクタ1は、後方側に作業機5を装着可能な車体部6を備え、車体部6の前部が左右一対の前輪7で支持され、車体部6の後部が左右一対の後輪8で支持されている。車体部6の前部にはボンネット9が配置され、そのボンネット9内に駆動源としてのエンジン10(ディーゼルエンジン)が収容されている。
 ボンネット9の後方側には、ユーザが搭乗するためのキャビン13が備えられ、そのキャビン13内には、ユーザが操向操作するためのステアリングハンドル14、ユーザの運転座席15等が備えられている。また、図2に示すように、キャビン13内には、運転座席15に着席したユーザがトラクタ1の情報を視認するための表示部17として、ダッシュボード16の上部側に配置されたメータパネル19と、運転座席15の右側の操縦パネル18の上部側に配置されたモニタ20とが備えられている。
 そして、図1に示すように、エンジン10の上部側には、排気ガスに含まれるPMを捕集して排気ガスを浄化するDPFシステム11が備えられている。また、エンジン10の後部側には、尿素水貯留タンク(還元剤貯留タンクの一例)12Bに貯留された尿素水(還元剤の一例)をエンジン10の排気ガスに添加してエンジン10の排気ガスに含まれるNOxを還元するSCRシステム12が備えられている。以下、図3に基づいて、エンジン10の吸気及び排気についての概略構成について説明する。
 エンジン10には、外部から空気を吸入する吸気路51と、燃料を燃焼させる燃焼室52と、燃焼室52からの排気ガスを外部に排出する排気路53とが備えられている。ちなみに、図3では、4つの燃焼室52を有する4気筒のエンジン10を示しているが、燃焼室52の数は適宜変更が可能である。吸気路51には、その空気の流れ方向の上流側から順に、吸気弁54、吸気マニホールド55が配置されている。吸気弁54は、燃焼室52に供給する空気供給量を調整可能に構成されており、吸気マニホールド55は、吸入空気を複数の燃焼室52の夫々に対して分配供給するように構成されている。
 エンジン10には、燃焼室52に燃料を供給するために、コモンレール56とインジェクタ57とが備えられている。コモンレール56には、燃料ポンプ(図示省略)により燃料が圧送されている。インジェクタ57は、各燃焼室52に配置されており、コモンレール56にて高圧で蓄えられた燃料を所定のタイミングで各燃焼室52に噴出する。
 排気路53には、排気ガスの流れ方向の上流側から順に、排気マニホールド58、排気弁59、DPFシステム11、SCRシステム12が配置されている。排気マニホールド58は、各燃焼室52にて発生した排気ガスをまとめて排出するように構成されており、排気弁59は、エンジン10の外部に排出する排気ガスの排気量を調整可能に構成されている。
 DPFシステム11は、排気ガスの流れ方向の上流側から順に、酸化触媒11a、スートフィルタ11bを備えており、酸化触媒11a及びスートフィルタ11bはDPFケース11A内に収容されている。
 酸化触媒11aは、排気ガスに含まれる一酸化炭素、一酸化窒素等の酸化を促進するように構成されている。スートフィルタ11bは、排気ガスに含まれる煤等のPMを捕集するように構成されている。スートフィルタ11bにて捕集して堆積したPMは、後述するDPF再生制御を適宜のタイミングで実施して燃焼除去するように構成されている。
 SCRシステム12は、排気ガスの流れ方向の上流側から順に、還元剤としての尿素水を排気ガスに添加する尿素水噴射ノズル(還元剤添加部の一例)12a、選択還元触媒(SCR)12b、アンモニアスリップ抑制触媒(ASC)12cを備えている。選択還元触媒12b及びアンモニアスリップ抑制触媒12cは中空のSCRケース12A内に収容されている。
 選択還元触媒12bは、尿素水から排気ガスに取り込まれたアンモニア(NH3)の存在する雰囲気下で、排気ガスに含まれるNOxを選択的に還元するように構成されている。
 アンモニアスリップ抑制触媒12cは、白金等の酸化触媒等からなり、選択還元触媒12bを不測に通過してきたアンモニアを酸化するように構成されている。アンモニアを酸化して窒素、一酸化窒素、水等に変化させることで、アンモニアが外部に放出されることを防止する。
 このSCRシステム12は、還元剤としての尿素水を貯留する尿素水貯留タンク12Bと、尿素水貯留タンク12Bから尿素水を取り出して尿素水噴射ノズル12aに供給する尿素水供給装置(還元剤供給部の一例)12Dとを備えている。尿素水供給装置12Dは、ポンプ等を備えており、尿素水取出路12dを通じて尿素水貯留タンク12Bから尿素水を吸い込み、尿素水供給路12fを通じて尿素水噴射ノズル12aに尿素水を供給するように構成されている。尿素水供給装置12Dで吸い込んだ尿素水の一部は尿素水戻り路12eを通じて尿素水貯留タンク12Bに戻されるようになっている。尿素水供給装置12Dにより尿素水取出路12dを通じて供給された尿素水を尿素水噴射ノズル12aから排気ガスに噴射することで、尿素水を排気ガスに添加するように構成されている。
 なお、エンジン10は、EGR装置60を備えており、排気ガスの一部を吸気側に還流可能に構成されている。EGR装置60は、排気路53の排気ガスの一部を吸気路51に還流させるEGR路61を備えている。EGR路61には、排気ガスの流れ方向の上流側から順に、還流する排気ガスを冷却するEGRクーラ62、排気ガスの還流量を調整可能なEGR弁63が配置されている。
 エンジン10には、各種のセンサが備えられている。
 センサとしては、例えば、エンジン10の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ64、DPFシステム11における酸化触媒11aの上流側の温度を検出する酸化触媒温度センサ65、DPFシステム11におけるスートフィルタ11bの上流側の温度を検出するスートフィルタ温度センサ66、DPFシステム11におけるスートフィルタ11bの上流側と下流側との差圧を検出する差圧センサ67等が備えられている。
 また、センサとしては、例えば、SCRシステム12の選択還元触媒12bの上流側(正確には尿素水噴射ノズル12aの上流側)で、且つ、DPFシステム11におけるスートフィルタ11bの下流側の排気ガスに含まれるNOxの濃度を検出する上流側NOxセンサ68、SCRシステム12のアンモニアスリップ抑制触媒12cよりも下流側の排気ガスに含まれるNOxの濃度を検出する下流側NOxセンサ69、SCRシステム12の尿素水貯留タンク12Bに貯留されている尿素水の残量を検出する尿素水残量センサ70、SCRシステム12の尿素水噴射ノズル12aへの尿素水の供給圧力を検出する尿素水供給圧力センサ(図示省略)等が備えられている。
 制御部22は、主にエンジン10の出力状態やDPFシステム11等の制御を行うECU(Engine Control Unit)22AやSCRシステム12の制御を行うDCU(Dosing Control Unit)22B等を備えて構成されている。
 制御部22は、各種のセンサの検出情報、及び、予め設定されているマップ等を用いて、吸気弁54による空気供給量、排気弁59による排気量、インジェクタ57による燃料噴射タイミングや燃料噴射量、EGR弁63による還流量等を制御することで、エンジン10の出力状態が所定の出力状態となるようにしている。制御部22は、例えば、エンジン回転速度センサ64にて検出されるエンジン回転速度が所定のエンジン回転速度になるように、吸気弁54による空気供給量、排気弁59による排気量、インジェクタ57による燃料噴射タイミングや燃料噴射量、EGR弁63による還流量等を制御している。
 また、制御部22は、各種のセンサの検出情報等を用いて、尿素水噴射ノズル12aからの尿素水の噴射量を制御することで、NOxの除去率を所定の除去率となるようにしている。例えば、制御部22は、上流側NOxセンサ68にて検出される選択還元触媒12bの上流側のNOx濃度に基づいて、選択還元触媒12bでNOxを還元するために必要なアンモニア量を推定し、尿素水噴射ノズル12aから噴射される尿素水の噴射量を制御している。加えて、制御部22は、下流側NOxセンサ69にて検出される選択還元触媒12bの下流側のNOx濃度に基づいて、選択還元触媒12bで還元されたNOxの割合を推定し、NOxの除去率を所定の除去率となるように、上流側NOxセンサ68の検出値から決定した尿素水の噴射量に対してフィードバック補正を行っている。
 上述の如く、DPFシステム11では、スートフィルタ11bによりPMを捕集するので、スートフィルタ11bにはPMが堆積していくことになる。
 そこで、制御部22は、所定のタイミングで、エンジン10の運転条件を変更して排気ガスを昇温させる等により、DPFシステム11におけるスートフィルタ11bに堆積したPMを燃焼除去し、DPFのPM捕集能力を回復させるDPF再生制御を実行可能に構成されている。
 また、上述の如く、SCRシステム12では、尿素水貯留タンク12Bに貯留されている尿素水を尿素水噴射ノズル12aから噴射するので、エンジン10の運転中は尿素水貯留タンク12Bに貯留されている尿素水が随時減少していくことになる。尿素水貯留タンク12Bにて尿素水が枯渇すると、排気ガスに尿素水が噴射されなくなり、排気ガスに含まれるNOxがそのまま外部に排出される不都合が生じる。また、SCRシステム12に故障等の異常が発生した場合にも、排気ガスに含まれるNOxがそのまま外部に排出される不都合が生じる。
 そこで、制御部22は、尿素水貯留タンク12Bに貯留されている尿素水が設定量以下になった場合、及び、SCRシステム12に故障等の異常が発生した場合に、尿素水の使用を節約して尿素水貯留タンク12Bの枯渇を遅らせたり、NOxが除去されていない排気ガスの外部への排出量を低減したりするべく、エンジン10の回転速度や出力等の運転条件を制限するSCR基準出力制限制御を実行可能に構成されている。
 以下、DPF再生制御、及び、SCR基準出力制限制御について説明を加える。
 <DPF再生制御>
 図4に示すように、制御部22は、DPF再生制御として、自己再生制御とアシスト再生制御とリセット再生制御と駐車再生制御とを実行可能に構成されている。図5は、自己再生制御とアシスト再生制御とリセット再生制御と駐車再生制御の夫々において、どのような燃料制御を行うかを示す図である。この図5では、縦軸を燃料噴射量とし、横軸をピストン位置としている。
 自己再生制御及びアシスト再生制御は、後述する燃料制御にてインジェクタ57によるポスト噴射が行われない再生制御であり、非ポスト噴射DPF再生制御に該当する。また、リセット再生制御及び駐車再生制御は、後述する燃料制御にてインジェクタ57によるポスト噴射が行われる再生制御であり、ポスト噴射DPF再生制御に該当する。
 自己再生制御とアシスト再生制御とリセット再生制御と駐車再生制御とのいずれの処理を実行するかの優先順位については、自己再生制御を行ってもスートフィルタ11bのPM堆積量が設定量以上となる場合に、制御部22が、アシスト再生制御を行うように構成されている。アシスト再生制御を行ってもスートフィルタ11bのPM堆積量が減少しない場合に、制御部22が、リセット再生制御を行うように構成されている。また、リセット再生制御を行ってもスートフィルタ11bのPM堆積量が減少しない場合に、制御部22が、駐車再生制御を行うように構成されている。自己再生制御とアシスト再生制御とリセット再生制御はトラクタ1にて作業を行いながら実行することができ、駐車再生制御はトラクタ1にて作業を行いながらは実行できない。
(自己再生制御)
 制御部22は、エンジン10の運転状態を所定の運転状態(ユーザの運転操作や作業に適した運転状態)になるようにエンジン10を制御しているので、エンジン10の排気ガスの温度(例えば、酸化触媒温度センサ65の検出温度)がPMを燃焼除去するのに十分な高温となっている場合がある。例えば、エンジン10の回転速度を上昇させる必要がある負荷の大きな作業であれば、その作業に適したエンジン10の回転速度に上昇させるので、エンジン10の排気ガスの温度がPMを燃焼除去するのに十分な高温となる。このような場合には、制御部22がエンジン10の通常運転を行うことで、DPFシステム11におけるスートフィルタ11bに堆積したPMの燃焼除去が自然に行われることになる。そこで、図4及び図5に示すように、制御部22が、燃料制御として、燃焼行程において
インジェクタ57によりメイン噴射とその直前のプレ噴射を行って、エンジン10の通常運転を行うことで、自己再生制御が行われることになる。よって、自己再生制御は、制御部22がエンジン10を通常運転させること等(例えば、エンジン10の回転速度を所定速度よりも増大させる運転を行うこと)が実行条件となっており、この実行条件が成立すると、制御部22が自己再生制御を実行する。
 (アシスト再生制御)
 アシスト再生制御は、トラクタ1の走行前や走行中にPM堆積量が設定量以上となること等が実行条件となっており、この実行条件が成立すると、制御部22がアシスト再生制御を実行する。
 アシスト再生制御では、制御部22が、吸気量制御として吸気弁54の開度を絞り側に調整するとともに、図4及び図5に示すように、燃料制御として燃焼行程においてインジェクタ57によりメイン噴射とその直前のプレ噴射に加えて、メイン噴射の直後のアフタ噴射を行うことで、DPFシステム11のDPFケース11A内の温度(例えば、酸化触媒温度センサ65やスートフィルタ温度センサ66の検出温度)を設定温度(例えば、250℃~500℃)に制御する。
 このアシスト再生制御は、実行中にPM堆積量が設定量未満となることや、後述するリセット再生制御や駐車再生制御の実行条件(移行条件)が成立すること等が停止条件となっており、この停止条件が成立すると、制御部22はアシスト再生制御を終了する。
 (リセット再生制御)
 リセット再生制御は、人為的に再生スイッチ21(図2参照)を操作してリセット再生制御の実行を指示することが実行条件となっており、この実行条件が成立すると、制御部22がリセット再生制御を実行する。本実施形態では、例えば、アシスト再生制御を設定時間実行してもPM堆積量が設定量未満とならないことや、前回のリセット再生制御の実行時からのエンジン10の累積駆動時間が設定時間(例えば、100時間)を経過すること等の状況になった場合に、制御部22が、再生スイッチ21を点滅させる等により、再生スイッチ21を操作してリセット再生制御の実行を指示することをユーザに促すようになっている。
 リセット再生制御では、制御部22が、図4及び図5に示すように、アシスト再生制御に加えて、燃焼行程後にインジェクタ57により燃焼室52内に燃料を噴射するポスト噴射を行うことで、DPFケース11A内の温度を設定温度以上(例えば、560度程度)に制御する。
 このリセット再生制御は、開始から設定時間(例えば、30分)が経過すること等が停止条件となっており、この停止条件が成立すると、制御部22は、リセット再生制御を終了する。
 (駐車再生制御)
 駐車再生制御は、人為的に再生スイッチ21を操作して駐車再生制御の実行を指示することが実行条件となっており、この実行条件が成立すると、制御部22が駐車再生制御を実行する。本実施形態では、例えば、リセット再生制御を実行してもPM堆積量が設定量未満とならないこと等の状況になった場合に、制御部22が、再生スイッチ21を点滅させる等により、再生スイッチ21を操作して駐車再生制御の実行を指示することをユーザに促すようになっている。
 駐車再生制御では、トラクタ1を停止させた状態で、制御部22が、図4及び図5に示すように、リセット再生制御に加えて、エンジン回転速度がハイアイドル用エンジン回転速度になるようにエンジン回転速度を増大させることで、DPFケース11A内の温度を設定温度以上(例えば、600度程度)に制御する。
 この駐車再生制御は、開始から設定時間(例えば、30分)が経過すること等が停止条件となっており、この停止条件が成立すると、制御部22は駐車再生制御を終了する。
 ここで、スートフィルタ11bのPM堆積量の求め方について説明する。
 スートフィルタ11bにおける上流側と下流側との差圧に対するPM堆積量の関係が実験等により予め設定されている。制御部22が、予め設定された差圧に対するPM堆積量の関係を用いて、差圧センサ67の検出情報に基づいて、PM堆積量を示すPM堆積量情報を取得することができる。また、エンジン10から排出されるPMの排出量からDPFシステム11において燃焼除去されるPMの再生量を引くことで、PM堆積量を求めることもできる。PMの排出量及びPMの再生量は、エンジン10の運転状態がどのような運転状態であるかによって異なることから、実験等により、エンジン10の運転状態に対するPMの排出量及びPMの再生量の関係を予め設定しておくことができる。これにより、制御部22は、エンジン回転速度センサ64の検出情報等のエンジン10の運転状態に関
する情報を取得することで、予め設定されたエンジン10の運転状態に対するPMの排出量及びPMの再生量の関係を用いて、PM堆積量を示すPM堆積量情報を取得することができる。
 <SCR基準出力制限制御>
 図6に示すように、制御部22は、SCR基準出力制限制御として、尿素水残量運転制限制御と、システム異常運転制限制御とを実行可能に構成されている。
 (尿素水残量運転制限制御)
 尿素水残量運転制限制御は、尿素水残量センサ70にて検出される尿素水貯留タンク12Bの尿素水残量(後述するバーグラフ19d,19f(図12参照)で示される尿素水残量)が設定量以下になった場合にエンジン10の運転条件を制限する制御である。ちなみに、本実施形態では、尿素水残量センサ70は、尿素水貯留タンク12B内の水位を検出するレベルセンサにて構成されており、尿素水残量が0%と検出された場合でも、その時点では、尿素水貯留タンク12Bは完全に枯渇しておらず、尿素水貯留タンク12B内に少量の尿素水が残っている。
 そこで、この尿素水残量運転制限制御は、尿素水残量センサ70にて検出される尿素水貯留タンク12Bの尿素水残量が設定量(例えば0%)以下になったこと等を実行条件とする第一段階と、尿素水残量センサ70にて検出される尿素水貯留タンク12Bの尿素水残量が前記設定量(例えば0%)以下で、且つ、尿素水貯留タンク12Bからの尿素水の適切な取り出し(吸い込み)が不能となったこと等を実行条件とする第二段階とが設定されている。なお、尿素水貯留タンク12Bからの尿素水の適切な取り出しが不能となったことは、例えば、前述した尿素水供給圧力センサで検出される尿素水の供給圧力が所定圧力未満になった場合等が該当する。
 尿素水残量運転制限制御の第一段階の実行条件が成立すると、制御部22が尿素水残量運転制限制御の第一段階を実行し、尿素水残量運転制限制御の第二段階の実行条件が成立すると、制御部22が尿素水残量運転制限制御の第二段階を実行する。
 尿素水残量運転制限制御の第一段階では、制御部22は、インジェクタ57による燃料の噴射量を第一設定量(例えば75%)に制限することで、エンジン10の運転条件を制限する。
 この尿素水残量運転制限制御の第一段階は、実行中に尿素水残量が設定量以上となることや、尿素水残量運転制限制御の第二段階の実行条件(移行条件)が成立すること等が停止条件となっており、この停止条件が成立すると、制御部22は尿素水残量運転制限制御の第一段階を終了する。
 尿素水残量運転制限制御の第二段階では、制御部22は、インジェクタ57による燃料の噴射量を第一段階よりも低い第二設定量(例えば50%)に制限し、更に、エンジン10回転速度を通常のアイドル用回転速度よりも低いローアイドル用回転速度に制限することで、エンジン10の運転条件を第一段階よりも制限する。
 この尿素水残量運転制限制御の第二段階は、実行中に尿素水残量が設定量以上となることや、尿素水貯留タンク12Bからの尿素水の吸い込み(取り出し)が実際に可能となること等が停止条件となっており、この停止条件が成立すると、制御部22は尿素水残量運転制限制御の第二段階を終了する。
 なお、尿素水残量運転制限制御の第一段階の実行前において、尿素水残量が設定量(例えば0%)よりも多い注意用設定量(例えば15%)以下になった場合には、事前に注意喚起するべく、キャビン13内に設置された警報ブザー(図示省略)から所定時間(例えば1分間)断続して警報音が発せられる。そして、尿素水残量運転制限制御の第一段階の実行時は、キャビン13内に設置された警報ブザー(図示省略)から所定時間(例えば1分間)連続して警報音が発せられ、尿素水残量運転制限制御の第二段階の実行時は、停止条件が成立するまで警報ブザーから警報音が連続して発せられる。
 (システム異常運転制限制御)
 システム異常運転制限制御は、SCRシステム12の異常発生からの運転時間が設定時間(例えば3時間、再発の場合は10分)以上となった場合にエンジン10の運転条件を制限する制御である。SCRシステム12の異常とは、例えば、所定量以上の尿素水を尿素水噴射ノズル12aから噴射しているにもかかわらず、下流側NOxセンサ69の検出値が一向に改善されない場合等が該当する。
 このシステム異常運転制限制御は、異常発生からのエンジン10の運転時間が第一設定時間以上で、第一設定時間よりも長い第二設定時間(例えば4時間、再発の場合は30分)未満であること等を実行条件とする第一段階と、異常発生からのエンジン10の運転時間が第二設定時間以上であること等を実行条件とする第二段階とが設定されている。
 システム異常運転制限制御の第一段階の実行条件が成立すると、制御部22がシステム異常運転制限制御の第一段階を実行し、システム異常運転制限制御の第二段階の実行条件が成立すると、制御部22がシステム異常運転制限制御の第二段階を実行する。
 システム異常運転制限制御の第一段階では、制御部22は、インジェクタ57による燃料の噴射量を前記第二設定量(例えば50%)に制限し、更に、エンジン10の最大トルク用回転速度を通常よりも低く制限することで、エンジン10の運転条件を制限する。
 このシステム異常運転制限制御の第一段階は、実行中に異常が解消することや、システム異常運転制限制御の第二段階の実行条件(移行条件)が成立すること等が停止条件となっており、この停止条件が成立すると、制御部22はシステム異常運転制限制御の第一段階を終了する。
 システム異常運転制限制御の第二段階では、制御部22は、インジェクタ57による燃料の噴射量を前記第二設定量(例えば50%)に制限し、更に、エンジン10の回転速度をローアイドル用回転速度に制限することで、エンジン10の運転条件を第一段階よりも制限する。
 このシステム異常運転制限制御の第二段階は、実行中に異常が解消すること等が停止条件となっており、この停止条件が成立すると、制御部22はシステム異常運転制限制御の第二段階を終了する。
 なお、システム異常運転制限制御の第一段階の実行前において、異常発生からのエンジン10の運転時間が第一設定時間未満である場合には、事前に注意喚起するべく、警報ブザーから所定時間(例えば1分間)断続して警報音が発せられる。
 そして、システム異常運転制限制御の第一段階の実行時は、警報ブザーから所定時間(例えば1分間)連続して警報音が発せられ、システム異常運転制限制御の第二段階の実行時は、停止条件が成立するまで警報ブザーから警報音が連続して発せられる。
 <DPF再生制御とSCR基準出力制限制御の関係>
 ここで、DPF再生制御は、エンジン10の運転条件を変更して排気ガスの温度を昇温させる等により、排気ガスを利用してDPFシステム11のスートフィルタ11bに堆積したPMを燃焼除去し、DPFシステム11のPM捕集能力を回復させる制御であり、他方、SCR基準運転制限制御は、エンジン10の運転条件を制限する制御であるので、SCR基準運転制限制御が実行されてエンジン10の運転条件が制限されている場合に、DPF再生制御が実行されても、エンジン10の排気ガスの昇温等が不十分となり、DPFシステム11のPM捕集能力を適切に回復できない虞がある。
 また、実行対象のDPF再生制御が低温側の非ポスト噴射再生制御である場合は、実行対象のDPF再生制御が高温側のポスト噴射再生制御である場合に比べ、再生の緊急性は低く、SCR基準運転制限制御よりも優先して実行しなくとも、DPFシステム11が故障する可能性は低いと考えられる。
 そこで、制御部22は、DPF再生制御の実行条件と、SCR基準出力制限制御の実行条件とが共に成立した場合には、予め定められた制御を優先して実行するように構成されている。
 制御部22は、図7の下側二段に示すように、リセット再生制御や駐車再生制御等の高温側のポスト噴射DPF再生制御の実行条件と、SCR基準出力制限制御の実行条件とが共に成立した場合には、高温側のポスト噴射DPF再生制御をSCR基準出力制限制御よりも優先して実行するように構成されている。
 このようにすることで、高温側のポスト噴射DPF再生制御の実行条件とSCR基準運転制限制御の実行条件とが同時に成立したときに、ポスト噴射DPF再生制御を適切に実行し、故障の可能性が高いと考えられるDPFシステム11を適切に再生することができる。
 制御部22は、図7の上側二段に示すように、自己再生制御やアシスト再生制御等の低温側の非ポスト噴射DPF再生制御の実行条件と、SCR基準出力制限制御の実行条件とが共に成立した場合には、非ポスト噴射DPF再生制御をSCR基準出力制限制御よりも優先して実行しないように構成されている。なお、制御部22は、非ポスト噴射DPF再生制御の実行条件と、SCR基準出力制限制御の実行条件とが共に成立した場合に、非ポスト噴射DPF再生制御とSCR基準出力制限制御とを並行して実行するように構成されていてもよいが、本実施形態では、SCR基準出力制限制御を非ポスト噴射DPF再生制御よりも優先して実行するように構成されている場合を例に挙げている。
 このようにすることで、低温側の非ポスト噴射DPF再生制御の実行条件とSCR基準運転制限制御の実行条件とが同時に成立したとき、SCR基準運転制限制御を適切に実行し、エンジン10の運転条件を適切に制限することができる。
 以下、図8~図11のフローチャットを参照して具体例について説明を加える。
 図8は、SCR基準運転制限制御の実行中に、ポスト噴射DPF再生制御の実行条件が成立した場合の制御フローを示している。
 同図8に示すように、SCR基準運転制限制御の実行中に、ポスト噴射DPF再生制御の実行条件が成立すると、SCR基準運転制限制御が一時的に停止され、ポスト噴射DPF再生制御が実行される(ステップ♯11のYes、ステップ♯12、ステップ♯13)。
 そして、設定時間が経過する等のポスト噴射DPF再生制御の停止条件が成立すると、ポスト噴射DPF再生制御が停止され、SCR基準運転制限制御が再開される(ステップ♯14のYes、ステップ♯15、ステップ♯16)。
 なお、図8の制御フローにおいて、ポスト噴射DPF再生制御がリセット再生制御である場合には、例えば、リセット再生制御が停止された後(ステップ♯15とステップ♯16の間)に駐車再生制御の実行条件が成立するか否かを確認し、駐車再生制御の実行条件が成立すると、リセット再生制御に連続して駐車再生制御を実行されるように構成することができる。
 図9は、SCR基準運転制限制御の実行中に、非ポスト噴射DPF再生制御の実行条件が成立した場合の制御フローを示している。
 同図9に示すように、SCR基準運転制限制御の実行中に、非ポスト噴射DPF再生制御の実行条件が成立しても、SCR基準運転制限制御の停止条件が成立しない間は、SCR基準運転制限制御が継続される(ステップ♯21のYes、ステップ♯22のNo、リターン)。
 その後、SCR基準運転制限制御の停止条件が成立すると、SCR基準運転制限制御が停止され、非ポスト噴射DPF再生制御が実行される(ステップ♯22のYes、ステップ♯23、ステップ♯24)。
 図10は、ポスト噴射DPF再生制御の実行中に、SCR基準運転制限制御の実行条件が成立した場合の制御フローを示している。
 同図10に示すように、ポスト噴射DPF再生制御の実行中に、SCR基準運転制限制御の実行条件が成立しても、ポスト噴射DPF再生制御の停止条件が成立しない間は、ポスト噴射DPF再生制御が継続される(ステップ♯31のYes、ステップ♯32のNo、リターン)。
 その後、設定時間が経過する等によりポスト噴射DPF再生制御の停止条件が成立すると、ポスト噴射DPF再生制御が停止され、SCR基準運転制限条件が実行される(ステップ♯32のYes、ステップ♯33、ステップ♯34)。
 図11は、非ポスト噴射DPF再生制御の実行中に、SCR基準運転制限制御の実行条件が成立した場合の制御フローを示している。この場合、非ポスト噴射DPF再生制御の実行を継続しながらSCR基準運転制限制御が実行されてもよいが、本実施形態では、非ポスト噴射DPF再生制御を停止してSCR基準運転制限制御を実行される場合を例に挙げる。
 同図11に示すように、非ポスト噴射DPF再生制御の実行中に、SCR基準運転制限条件が成立すると、非ポスト噴射DPF再生制御が一時的に停止され、SCR基準運転制限制御が実行される(ステップ♯41のYes、ステップ♯42、ステップ♯43)。
 その後、SCR基準運転制限制御の停止条件が成立し、SCR基準運転制限制御が停止されると、非ポスト噴射DPF再生制御が再開される(ステップ♯44のYes、ステップ♯45、ステップ♯46)。
 ここで、図8及び図10は、ポスト噴射DPF再生制御についての制御フローを示すものである。上述の如く、リセット再生制御と駐車再生制御がポスト噴射DPF再生制御に該当するので、図8及び図10に示す制御フローは、リセット再生制御と駐車再生制御に共通する制御フローとなっている。また、図9及び図11は、非ポスト噴射DPF再生制御についての制御フローを示すものである。上述の如く、自己再生制御とアシスト再生制御が非ポスト噴射DPF再生制御に該当するので、図9及び図11に示す制御フローは、自己再生制御とアシスト再生制御に共通する制御フローとなっている。
 <表示部の表示例>
 上述の如く、キャビン13内には、表示部17としてメータパネル19とモニタ20とが備えられているが、このトラクタ1では、SCRシステム12の情報として尿素水貯留タンク12Bの尿素水残量やSCR基準出力制限制御の内容等を表示部17に表示することができる。以下、SCRシステム12に関連する内容を中心に表示部17の表示例について説明を加える。なお、表示部17の表示制御は、制御部22等により実行される。
 (通常時の表示例)
 図12(a)は、通常時のメータパネル19を示している。このメータパネル19は、中央表示領域に文字や図形等の表示を行う液晶パネル19Aが配置され、その液晶パネル19Aの外周側にエンジン10の回転速度を指針で示すエンジン回転計19Bが配置されている。メータパネル19のエンジン回転計19Bの左側には、燃料残量を指針で示す燃料計19Dが配置され、エンジン回転計19Bの右側には、エンジン10の冷却水温を指針で示す水温計19Eが配置されている。また、メータパネル19の左右外側の領域には、走行系や作業系に関する表示や警告を行う複数の表示ランプ19F等が配置されている。
 通常時において、液晶パネル19Aの上側領域には、車速やエンジン10の回転速度等を示す文字等が表示され、液晶パネル19Aの下側領域には、尿素水貯留タンク12Bの尿素水残量であることを示す尿素水残量マーク部19c、及び、尿素水残量センサ70にて検出される尿素水貯留タンク12Bの尿素水残量を示すバーグラフ19dが表示される。バーグラフ19dは、左端部が0%とし且つ右端部が100%として、黒塗り部分の領域が尿素水残量を示している。空状態でバーグラフ19dの全体が白塗りとなり、満杯状態でバーグラフ19dの全体が黒塗り部分となり、空状態と満杯状態との間で左端部から右側に連続して黒塗り部分が表示されることになる。このように、通常時において、尿素水貯留タンク12Bの尿素水残量が液晶パネル19Aに表示されることで、ユーザは頻繁に尿素水残量を確認することができ、適切なタイミングで尿素水の補給を行うことができる。
 図12(b)は、モニタ20に表示されるメニュー画面G1の通常時の表示状態を示している。このメニュー画面G1の中央表示欄20Aには、トラクタ情報を確認するトラクタ情報画面、トラクタ1やモニタ20の各種の設定を行う設定画面等への遷移を指示するための複数のアイコンIcが表示される。操作部(図示省略)への操作等によりユーザが特定のアイコンIcへの遷移を指示すると、その遷移を指示したアイコンIcに対応する画面に遷移するようになっている。
 図12(c)は、メニュー画面G1から遷移したトラクタ情報画面G2を示しており、このトラクタ情報画面G2には、トラクタ1が給油せずに継続して走行可能な継続走行可能距離や燃費等の情報と共に、尿素水貯留タンク12Bの尿素水残量であることを示す尿素水残量マーク部19e、及び、尿素水残量センサ70にて検出される尿素水貯留タンク12Bの尿素水残量を示すバーグラフ19fが表示される。バーグラフ19fは、左端部が0%とし且つ右端部が100%として、黒塗り部分の領域が尿素水残量を示している。空状態でバーグラフ19fの全体が白塗りとなり、満杯状態でバーグラフ19fの全体が黒塗り部分となり、空状態と満杯状態との間で左端部から右側に連続して黒塗り部分が表示されることになる。このように、通常時において、モニタ20のトラクタ情報画面G2にも、尿素水貯留タンク12Bの尿素水残量が表示されることで、ユーザは尿素水残量を適切に確認することができる。
 (SCR基準運転制限制御の実行時の表示例)
 図13(a)は、SCR基準運転制限制御の実行時の一例として、尿素水残量運転制限制御の第二段階の実行時におけるメータパネル19を示している。この場合、メータパネル19の液晶パネル19Aの下側領域には、「尿素水を補給」との文字表示等のユーザに尿素水の補給を促す表示が表示される。また、メータパネル19の左右外側の領域に配置された複数の表示ランプ19Fのうち、トラクタ1の停止を促す表示ランプ19aと、尿素水の残量不足を示す表示ランプ19bが点滅表示される。そのため、ユーザは尿素水の補給が必要であることを容易に認識することができる。
 また、この場合、図13(b)に示すように、モニタ20のメニュー画面G1の下端側の表示欄20Bに、例えば、「尿素水を補給2」との文字等のユーザに尿素水の補給を促すための表示が表示される。ここで、操作部への操作等により表示欄20Bをユーザが選択すると、図13(c)に示す詳細画面G3に遷移する。この詳細画面G3の中央の拡大表示欄20Dには、「尿素水を補給して下さい。」との文字等のユーザに尿素水の補給を促すための表示が大きく表示されると共に、「エンジン出力や回転速度が制限されました。」との文字等の尿素水残量運転制限制御の第二段階が実行されていることを示す表示が大きく表示される。そのため、ユーザは尿素水の補給が必要な状況で、SCR基準運転制限制御の第二段階が実行されていることを容易に認識することができる。
 なお、尿素水残量運転制限制御の第一段階の実行時においても、具体的な表示内容は異なるものの、メータパネル19やモニタ20には、同様に、尿素水の補給を促すための表示やSCR基準運転制限制御の第一段階が実行されていることを示すための表示が表示される。この場合、図示は省略するが、モニタ20のメニュー画面G1の下端側の表示欄20Bには、例えば、「尿素水を補給1」との文字等のユーザに尿素水の補給を促すための表示が表示される。また、操作部への操作等により遷移する詳細画面G3の中央の拡大表示欄20Dには、「尿素水を補給して下さい。」との文字等のユーザに尿素水の補給を促すための表示が大きく表示されると共に、「エンジン出力が制限されました。」との文字等の尿素水残量運転制限制御の第一段階が実行されていることを示す表示が大きく表示さ
れる。
 また、システム異常運転制限制御の第一段階や第2段階の実行時においても、具体的な表示内容は異なるものの、メータパネル19やモニタ20には、同様に、システム異常の解消を促すための表示やシステム異常運転制限制御の第一段階や第2段階が実行されていることを示すための表示が表示される。
 尿素水残量運転制限制御やシステム異常運転制限制御の第一段階の実行前に警報ブザーから警報音を発する注意喚起時においても、メータパネル19やモニタ20には、尿素水の補給やシステム異常の解消を促すための表示や、尿素水残量運転制限制御やシステム異常運転制限制御の第一段階の実行を予告する表示が表示される。
 また、DPF再生制御の実行時についても、例えば、再生スイッチ21を操作してポスト噴射DPF再生制御(リセット再生や駐車再生等)の実行を促すための表示や各種のDPF再生制御が実行されていることを示すための表示等が表示される。
 〔別実施形態〕
(1)前述の実施形態では、制御部22は、特定のDPF再生制御(ポスト噴射DPF再生制御)をSCR基準運転制限制御よりも優先して実行するように構成されている場合を例に示したが、エンジン10の運転状態を通常時から変更する全てのDPF再生制御をSCR基準運転制限制御よりも優先して実行するように構成されていてもよい。
(2)前述の実施形態では、制御部22は、DPF再生制御としてのリセット再生制御及び駐車再生制御をSCR基準運転制限制御よりも優先して実行するように構成されている場合を例に示したが、リセット再生制御と駐車再生制御のうち、より緊急性の高い駐車再生制御のみをSCR基準運転制限制御よりも優先して実行するように構成されていてもよい。
(3)前述の実施形態では、制御部22が、DPF再生制御をSCR基準運転制限制御よりも優先して実行するように構成されている場合として、制御部22が、SCR基準運転制限制御を停止する等によりSCR基準運転制限制御を実行しない状態で、DPF再生制御を実行するように構成されている場合を例に示したが、例えば、制御部22が、DPF再生制御を適切に実行できる範囲に制限してSCR基準運転制限制御を実行する状態で、DPF再生制御を実行するように構成されていてもよい。
 本発明は、エンジンを搭載した各種の作業車両に好適に適用することできる。
1     トラクタ(作業車両)
10    エンジン
11    DPFシステム
12    SCRシステム
12B   尿素水貯留タンク(還元剤貯留タンク)
22    制御部

 

Claims (5)

  1.  エンジンの排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するDPFシステムと、
     還元剤貯留タンクに貯留された還元剤をエンジンの排気ガスに添加して排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元するSCRシステムと、
     前記DPFシステムに捕集されて堆積した粒子状物質をエンジンの排気ガスを利用して燃焼除去するDPF再生制御、及び、前記還元剤貯留タンクに貯留されている還元剤が設定量以下となった場合又は前記SCRシステムに異常が発生した場合にエンジンの運転条件を制限するSCR基準運転制限制御を実行可能な制御部と、が備えられ、
     前記制御部は、前記DPF再生制御を前記SCR基準運転制限制御よりも優先して実行するように構成されている作業車両。
  2.  前記制御部は、前記DPF再生制御の実行中は、前記SCR基準運転制限制御を実行しないように構成されている請求項1記載の作業車両。
  3.  前記制御部は、前記SCR基準運転制限制御の実行中に、前記DPF再生制御の実行条件が成立した場合は、前記SCR基準運転制限制御を停止して前記DPF再生制御を実行するように構成されている請求項1又は2記載の作業車両。
  4.  前記制御部は、前記SCR基準運転制限制御を停止して実行する前記DPF再生制御が終了した場合に前記SCR基準運転制限制御を再開するように構成されている請求項3記載の作業車両。
  5.  前記制御部は、前記DPF再生制御として、エンジンにてポスト噴射が行なわれない低温側の非ポスト噴射再生制御と、エンジンにてポスト噴射が行われる高温側のポスト噴射再生制御とを実行可能に構成され、
     前記制御部は、前記非ポスト噴射再生制御は前記SCR基準運転制限制御よりも優先して実行せず、前記ポスト噴射再生制御は前記SCR基準運転制限制御よりも優先して実行するように構成されている請求項1~4のいずれか1項に記載の作業車両。

     
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