ディーゼルエンジン
【課題】ディーゼルエンジンにおいて、酸化触媒とＤＰＦを有する形態とＤＰＦのみの形態での低温時における不燃物室の除去とＰＭ除去の効率化。
【解決手段】コモンレールを搭載したディーゼルエンジンにおいて、酸化触媒１ａとＤＰＦ１ｂを組合せた排気浄化具１を排気ガスが排出される排気通路２に並列状態に複数組内装配置し、この複数組の排気浄化具１の圧力差に応じて切り替える浄化具切替手段３を設けると共に、この切り替えによる休止中の排気浄化具１に対し再生作用を行わせる浄化具加熱手段４を設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの構成とする。
【解決手段】コモンレールを搭載したディーゼルエンジンにおいて、酸化触媒１ａとＤＰＦ１ｂを組合せた排気浄化具１を排気ガスが排出される排気通路２に並列状態に複数組内装配置し、この複数組の排気浄化具１の圧力差に応じて切り替える浄化具切替手段３を設けると共に、この切り替えによる休止中の排気浄化具１に対し再生作用を行わせる浄化具加熱手段４を設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、酸化触媒とディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を搭載したディーゼルエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンから排出される排気ガスに対する規制は年々強化されており、特に、カーボンを主成分とする粒子状物質（以下「ＰＭ」という）は、排気管やマフラー等に内装配設した酸化触媒とディーゼルパティキュレートフィルタ（以下「ＤＰＦ」という）とにより、ＤＰＦにより捕集されたＰＭを酸化触媒による酸化剤の反応によって連続的に燃焼再生させるもの等が開示されている。（例えば、特許文献１参照）
また、これらの酸化触媒とＤＰＦにおいて、機能的な面より複数組の酸化触媒とＤＰＦとを直列に接続することにより、ＤＰＦの焼損又は破損の防止を可能とするもの等が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−３５３６６３号公報
【特許文献２】特開２００１−３５５４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、このように酸化触媒とＤＰＦとを有する形態のものにおいては、排気ガス温度が凡そ２５０度〜４００度の範囲ではＰＭの燃焼が活発となるが、排気ガス温度が前記範囲外となる運転領域では捕集したＰＭの燃焼が進まずＤＰＦにＰＭが堆積するという難点があり、特に、排気ガス温度が低温（凡そ２５０度以下）の場合においてこのＰＭ堆積の状態が顕著となる。
【０００４】
また、酸化触媒とＤＰＦ形態のものを複数組直列に接続する状態のものでは排気管やマフラー等が長くなるため、作業車等にてエンジンをコンパクトに収納する必要がある場合では、排気管やマフラー等が邪魔になってエンジン搭載時における障害となっていた。
【０００５】
そこで本発明は、酸化触媒とＤＰＦとを有する形態において排気ガス温度が凡そ２５０度以下の場合でのＰＭ燃焼の効率化と、複数組の酸化触媒とＤＰＦとを直列に接続することによる作業車等におけるエンジン搭載時の障害とを解消しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、コモンレールを搭載したディーゼルエンジンにおいて、酸化触媒（１ａ）とＤＰＦ（１ｂ）を組合せた排気浄化具（１）を排気ガスが排出される排気通路（２）に並列状態に複数組内装配置し、この複数組の排気浄化具（１）の圧力差に応じて切り替える浄化具切替手段（３）を設けると共に、この切り替えによる休止中の排気浄化具（１）に対し再生作用を行わせる浄化具加熱手段（４）を設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの構成とする。
【０００７】
このような構成により、コモンレール式ディーゼルエンジンの排気通路（２）に並列状態に内装配置した複数組の酸化触媒（１ａ）とＤＰＦ（１ｂ）を組合せた排気浄化具（１）により、排気作用時に発生する不燃物質の燃焼とＰＭ（粒状化物質）の除去作用を行わせるが、この排気作用時に並列配置の排気浄化具（１）のうち一方側の排気浄化具（１）の圧力が高くなると、ＰＭが堆積したと推定される。このときは、浄化具切替手段（３）により一方側の排気浄化具（１）から他方側の排気浄化具（１）に排気作用を切り替えると共に、休止した一方側の排気浄化具（１）を浄化具加熱手段（４）による加熱により再生作用を行わせる。
【０００８】
請求項２の発明は、前記複数組の排気浄化具（１）の圧力差を検出する圧力検出手段（３２）は、前記酸化触媒（１ａ）とＤＰＦ（１ｂ）との間に設けたことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの構成とする。
【０００９】
このような構成により、酸化触媒（１ａ）とＤＰＦ（１ｂ）の間の圧力が測定される。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明では、上記作用の如く、コモンレール式ディーゼルエンジンの排気通路（２）に並列配置した複数組の酸化触媒（１ａ）とＤＰＦ（１ｂ）を組合せた排気浄化具（１）により、排気作用時に発生する不燃物室の燃焼とＰＭ（粒状化物質）の除去作用を行わせるが、この排気作用時に一方側の排気浄化具（１）の圧力が高くなりＰＭが堆積したと推定されるときは、浄化具切替手段（３）により他方側の排気浄化具（１）に排気作用を切り替えると共に、休止した一方側の排気浄化具（１）を浄化具加熱手段（４）により加熱し再生作用を行わせることにより、排気浄化具（１）を切り替えながら使用することができる。これにより、排気浄化具（１）におけるＰＭの除去及び再生を同時に行うことが可能となり詰まりを防止することができる。また、以上の如く、複数組の排気浄化具（１）を並列に配置していることにより、複数組の排気浄化具（１）を直列に配置している場合のように長く伸びて作業車等におけるエンジン搭載時の障害となることはない。
【００１１】
請求項２の発明では、ＤＰＦ（１ｂ）の上流側の圧力を測定するので、ＤＰＦ（１ｂ）内のＰＭの詰り状態を精度良く検出可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
コモンレール方式を採用したディーゼルエンジンにおいて、酸化触媒１ａとＤＰＦ１ｂを組合せた排気浄化具１を排気ガスを排出する排気通路２に並列状態に複数組内装配置し、この複数組の排気浄化具１を圧力差に応じて適宜に切り替え使用させる浄化具切替手段３を設けると共に、この切り替えによる休止中の排気浄化具１に対し再生作用を行わせる浄化具加熱手段４を設けた排気浄化装置。また、コモンレール方式を採用したディーゼルエンジンにおいて、複数個のＤＰＦ５を排気ガスを排出する排気通路２に並列状態に内装配置し、この複数個のＤＰＦ５の上流側と下流側とに、各々ＤＰＦ５の経路を切り替え使用させる経路切替手段６と排気圧力を検知する圧力検知手段７とを配置して設けた排気浄化装置。
【００１３】
以下に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図４に示す如く、コモンレール式（蓄圧式燃料噴射）を採用している多気筒のディーゼルエンジンＥについてシステム図によりその概要を説明する。コモンレール式とは、各気筒へ燃料を噴射する燃料噴射装置への燃料供給を、要求された圧力とするコモンレール１０（蓄圧室）を介して行うものである。
【００１４】
燃料タンク１１内の燃料は、吸入通路により燃料フィルタ１２を介して該エンジンＥで駆動される高圧燃料ポンプ１３に吸入され、この高圧燃料ポンプ１３によって加圧された高圧燃料は、吐出通路１４によりコモンレール１０に導かれて蓄えられる。
【００１５】
該コモンレール１０内の高圧燃料は、各高圧燃料供給通路１６により気筒数分のインジェクタ１７に供給され、エンジンコントロールユニット１８（以下ＥＣＵという）からの指令に基づき、各気筒毎にインジェクタ１７が開弁作動して、高圧燃料が該エンジンＥの各燃焼室内に噴射供給され、各インジェクタ１７での余剰燃料（リターン燃料）は、各リターン通路１９により共通のリターン通路２０へ導かれ、リターン通路２０によって燃料タンク１１へ戻される。
【００１６】
また、コモンレール１０内の燃料圧力（コモンレール圧）を制御するため高圧燃料ポンプ１３に圧力制御弁２１が設けられており、この圧力制御弁２１はＥＣＵ１８からのデューティ信号によって、高圧燃料ポンプ１３から燃料タンク１１への余剰燃料のリターン通路２０の流路面積を調整するものであり、これによりコモンレール１０側への燃料吐出量を調整してコモンレール圧を制御することができる。
【００１７】
具体的には、エンジン運転条件に応じて目標コモンレール圧を設定し、レール圧センサ２２により検出されるコモンレール圧が目標コモンレール圧と一致するよう、圧力制御弁２１を介してコモンレール圧をフィードバック制御する。
【００１８】
図５に示す如く、農業機械におけるコモンレール式ディーゼルエンジンＥのＥＣＵ１８は、回転数と出力トルクの関係において走行モードＭ１と通常作業モードＭ２及び重作業モードＭ３の三種類の制御モードを設けている。
【００１９】
走行モードＭ１は、回転数の変動で出力も変動するドループ制御として、農作業を行わず移動走行する場合に使用するものであり、例えば、ブレーキを掛けて走行速度を減速したり停止したりすると、この走行負荷の増大に伴ってエンジン回転数が低下するため走行速度の減速や停止を安全に行うことができる。
【００２０】
通常作業モードＭ２は、負荷が変動しても回転数が一定で出力を負荷に応じて変更するアイソクロナス制御として、通常の農作業を行う場合に使用するものであり、例えば、トラクターであれば耕耘作業時に耕地が固く耕耘刃に抵抗が掛かるとき、コンバインであれば収穫作業時に収穫物が多く負荷が増大したときでも、出力が変動して回転数を維持するのでオペレータが楽に操縦できる。
【００２１】
重作業モードＭ３は、通常作業モードＭ２と同様に負荷が変動しても回転数一定で出力を負荷に応じて変更するアイソクロナス制御に、負荷限界近くになると回転数を上昇させて出力を上げる重負荷制御を加えた制御で、特に、負荷限界近くで農作業を行う場合に使用するものであり、例えば、トラクターで耕耘作業を行っている際に、特に、固い耕地に遭遇してもエンジン出力が通常の限界を越えて増大するので作業を中断することがない。
【００２２】
これらの作業モードＭ１，Ｍ２，Ｍ３は、作業モード切替スイッチの操作、又は走行変速レバーの変速操作、作業クラッチの入り切り操作等によって切り替わるように構成する。
【００２３】
従来、ディーゼルエンジンでは、メイン噴射に先立って少量の燃料をパルス的に噴射するパイロット噴射を行うことにより、着火遅れを短縮してディーゼルエンジン特有の、所謂ノック音を低減することが知られている。
【００２４】
このパイロット噴射は、メイン噴射の前に１回乃至２回に固定して行われるものであったが、前記コモンレール１０のシステムを用いることで、エンジンの状況に応じてパイロット噴射の状態を変化させ、騒音の低減や不完全燃焼による白煙又は黒煙の発生を抑制できる。
【００２５】
図６及び図７に示す如く、多気筒形態のコモンレール式ディーゼルエンジンＥは、シリンダブロック２３の上部にシリンダヘッド２４を、下部にオイルパン２５を配設すると共に、前部にギヤケース２６とラジエータファン２７を、後部にフライホイル２８を各々配設させる。２９はクランク軸である。
【００２６】
該シリンダブロック２３の一側部に前記コモンレール１０を装着配置し、このコモンレール１０の下方にギヤケース２６により駆動される前記高圧燃料ポンプ１３を配置して設け、シリンダヘッド２４に前記インジェクタ１７を嵌着すると共に、その排気側に排気マニホールド３０を介してターボ過給器３１のタービン側３１ａを接続して配設させる。
【００２７】
該ターボ過給機３１のタービン側３１ａから延設した排気ガスを排出する排気通路２に、図１に示す如く、排気中に存在するＰＭを捕集して燃焼させる酸化触媒１ａとＤＰＦ１ｂとを組合せた排気浄化具１を並列状態に複数組内装配置すると共に、この並列配置した複数組の排気浄化具１の酸化触媒１ａとＤＰＦ１ｂとの間に排気圧力を検知する各圧力センサ３２と、排気浄化具１を圧力差に応じて適宜に切り替え使用させる浄化具切替手段としての各切替電磁弁３とを各々設け、この切り替えによる休止中の排気浄化具１に対し再生作用を行わせる浄化具加熱手段としての各ヒータ等４を各々ＤＰＦ１ｂに装架して設けると共に、各圧力センサ３２，各切替電磁弁３，各ヒータ等４を通信制御可能に前記ＥＣＵ１８に接続して構成させる。
【００２８】
このような構成により、酸化触媒１ａとＤＰＦ１ｂとを組合せた排気浄化具１の複数組により排気作用時に発生するＰＭの燃焼除去作用を行わせるが、この排気作用時に、図２のフローチャートに示す如く、各圧力センサ３２による圧力検知により並列配置の排気浄化具１のうち一方側の排気浄化具１の圧力が高いことが確認されたときは（ＰＭが堆積したと推定）、切替電磁弁３の作用により一方側の排気浄化具１から他方側の排気浄化具１に排気作用を切り替え、ポスト噴射をＯＮさせると共に、休止した一方側の排気浄化具１のＤＰＦ１ｂをヒータ等４の加熱により再生作用を行わせることにより、排気浄化具１を切り替えながら使用することができるから、排気浄化具１におけるＰＭの除去及び再生を同時に行うことが可能となり詰まりを防止することができる。
【００２９】
また、前記ターボ過給機３１のタービン側３１ａから延設した排気ガスを排出する排気通路２に、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す如く、複数個のＤＰＦ５を並列状態に内装配置し、この複数個のＤＰＦ５の上流側と下流側とに、各々ＤＰＦ５の経路を切り替え使用させる経路切替手段としての経路切替弁６と、排気圧力を検知する圧力検知手段としての圧力センサ７とを配置して設けた構成とする。
【００３０】
このような構成により、複数個のＤＰＦ５により排気作用時に発生するＰＭの燃焼除去作用を行わせるが、この排気作用時に、低温時の運転等ではＤＰＦ５の面積が広いと温度の上昇が進まないため、図３（ａ）に示す如く、ＤＰＦ５の面積を小さくして素早く昇温させるべく圧力センサ７の圧力検知によりＰＭ堆積が推定されるまで、並列配置のＤＰＦ５を経路切替弁６により一方側のＤＰＦ５に経路を切り替えて運転を行うと共に、圧力センサ７による圧力検知によりＰＭが堆積したと推定されるときは、図３（ｂ）に示す如く、経路切替弁６により他方側のＤＰＦ５に経路を切り替えて運転を行わせる。
【００３１】
次に、ＤＰＦ５が再生可能な運転状態に入ったときは、まず、片側のＤＰＦ５の再生を行わせると共に、圧力センサ７の圧力検知により一定以上の圧力（高温）となったときは、図３（ｃ）に示す如く、経路切替弁６を中立位置としＤＰＦ５を並列状態で運転を行わせることにより、ＰＭ堆積によるＤＰＦ５の詰まりを抑制することができる。
【００３２】
また、農業機械においてＤＰＦ（触媒）等を配置する場合、高温になった際に藁屑等に接触して燃える恐れがあるため、ＤＰＦ（触媒）等が直接藁屑等に接触しないよう対応を行う必要がある。
【００３３】
このため、図８に示す如く、排気通路２に接続したＤＰＦ３４等を十分に空気層を確保できる保護ケース３５に内装収納すると共に、このＤＰＦ３４等の入口側と出口側とに各々温度を検知する温度センサ３４ａ，３４ｂを配置し、保護ケース３５のＤＰＦ３４入口側近傍に外気を取り入れる吸気弁３５ａと、保護ケース３５のＤＰＦ３４出口側近傍に該ケース３５内の空気を逃がす排気弁３５ｂとを各々配設して構成させる。
【００３４】
このような構成により、該ＤＰＦ３４等の入口側と出口側の温度差を検知し、温度差が一定以上のときはＤＰＦ３４等が低温であると判断し、吸気弁３５ａと排気弁３５ｂを閉じ保護ケース３５内を保温してＤＰＦ３４等が高温となるよう制御を行うと共に、温度差が一定以下となったときはＤＰＦ３４等及び保護ケース３５とも高温であると判断し、吸気弁３５ａと排気弁３５ｂを開き保護ケース３５内を冷却して該ケース３５の外部が藁屑等の発火点よりも下がるよう制御を行うことにより、保護ケース３５に藁屑等が付着して発火するトラブルを防止することができる。
【００３５】
また、図９に示す如く、前記保護ケース３５において、該ケース３５のＤＰＦ３４出口側近傍の外周部に該ケース３５の外部温度を検知する温度センサ３５ｃを配設し、保護ケース３５を検知した温度が一定以下のときは、保護ケース３５の保温が必要なため吸気弁３５ａと排気弁３５ｂを閉じ保護ケース３５を保温すると共に、保護ケース３５を検知した温度が一定以上のときは保護ケース３５が高温であると判断し、吸気弁３５ａと排気弁３５ｂを開き保護ケース３５内を冷却して該ケース３５の外部が藁屑等の発火点よりも下がるよう制御を行うことにより、保護ケース３５に藁屑等が付着して発火するトラブルを防止することができる。
【００３６】
また、図１０に示す如く、前記保護ケース３５において、該ケース３５のＤＰＦ３４出口側近傍の外周部に該ケース３５の外部温度を検知する温度センサ３５ｃを配設し、保護ケース３５を検知した温度が一定以下のときは、保護ケース３５の保温が必要なため吸気弁３５ａと排気弁３５ｂを閉じ保護ケース３５を保温すると共に、保護ケース３５を検知した温度が一定以上のときは保護ケース３５が高温であると判断し、排気弁３５ｂを開くと同時に吸気弁３５ａに設けたファン３５ｄによる送風によって保護ケース３５内を強制冷却し、該ケース３５の外部が藁屑等の発火点よりも下がるよう制御を行うことにより、保護ケース３５に藁屑等が付着して発火するトラブル防止を一段と強化することができる。
【００３７】
また、触媒の再生には排気ガス温度を触媒活性温度まで昇温する必要があることから、燃焼後期に燃料を微量噴射することで排気温度を制御するポスト噴射技術等が知られているが、農業機械においては、排気管周辺が高温になったときそこに藁屑等が堆積すると火災による重大な事故発生の恐れがある。
【００３８】
このため、図１１に示す如く、排気通路２に触媒３６を内装配置したエンジンにおいて、排気通路２の特に藁屑等が堆積し易く且つ高温となる部位に藁屑溜りを検出する藁屑溜りセンサ３７を配置すると共に、この藁屑溜り周辺に藁屑を除去するための藁屑除去ファン３８を配設して構成させる。
【００３９】
このような構成により、例えば、藁屑溜りセンサ３７によって藁屑の重量や、藁屑の堆積により遮断される雰囲気風量等が検出されたときは、これらの検出内容により該センサ３７の指令によって藁屑除去ファン３８を駆動させ、排気通路２の高温となる部位の藁屑溜りを除去することが可能となるから、ポスト噴射等により触媒活性を目的として排気ガス温度を高温にする噴射制御を実施する際に火災に対する安全性を高めることができる。なお、藁屑溜りの異常を警告ランプ等にて報知させるようにしてもよい。
【００４０】
また、前記の如く、農業機械においてポスト噴射等により排気ガス温度が高温になったときは、図１２に示す如く、排気通路２に触媒３６を内装配置したエンジンにおいて、排気通路２の特に藁屑等が堆積し易く且つ高温となる部位に藁屑溜りを検出する藁屑溜りセンサ３７を配置すると共に、この藁屑溜り周辺の藁屑除去のため、エンジンからの冷却風の送風の有無を切替可能とする送風ガイド板３９を配設して構成させる。
【００４１】
このような構成により、通常では、触媒３６を冷さないよう送風を行わないが、例えば、藁屑溜りセンサ３７によって藁屑の重量や、藁屑の堆積により遮断される雰囲気風量等が検出されたときは、これらの検出内容により該センサ３７の指令によって送風ガイド板３９を送風側に調節し、排気通路２の高温となる部位の藁屑溜りを除去することが可能となるから、ポスト噴射等により触媒活性を目的として排気ガス温度を高温にする噴射制御を実施する際に火災に対する安全性を高めることができる。なお、藁屑溜りの異常を警告ランプ等にて報知させるようにしてもよい。
【００４２】
また、通常の酸化触媒とＤＰＦの構成においては、短時間にてＰＭの堆積が発生し易く、排気圧力上昇によるエンジンの性能低下やＰＭ等が漏れるという不具合の発生がある。
このため、図１３（ａ），（ｂ）に示す如く、排気通路２に酸化触媒４０ａとＤＰＦ４０ｂとを交互に層状で円筒形状とした排気浄化具４０を形成すると共に、この排気浄化具４０に対し排気ガスの排出上流側に回転により排気ガスを排気浄化具４０に適宜に分散流入させる排気ガス案内板４１ａと回転羽根４１ｂとを配設することにより、この回転羽根４１ｂの回転により該案内板４１ａを介して排気浄化具４０に排気ガスを適宜に分散させて導入することができるから、排気浄化具４０の耐久性と捕集効率の向上を図ることができる。
【００４３】
また、排気ガスの温度が低い作業域ではＰＭの再生ができ難いため、図１４に示す如く、排気通路２に酸化触媒４２ａと金属系ＤＰＦ４２ｂを直列状態で配設するものにおいて、該ＤＰＦ４２ｂに排気ガスの温度を検知する熱電対４３と、通電によりＤＰＦ４２ｂの温度を昇温させる電極４４とを配置して構成させることにより、熱電対４３によりＤＰＦ４２ｂ内が低温であると検知したときは、電極４４への通電によって電熱によりＤＰＦ４２ｂを昇温させることができるから、排気温度が低い作業域においてもＰＭの再生を可能とすることかできる。
【００４４】
また、コモンレール式ディーゼルエンジンＥにおいて、従来のシステムではパイロット噴射には規定の量があり、極低温時に合わせるとエンジン始動までに多くの燃料が燃焼室内に溜ってしまい、エンジン始動時にはその燃料が一気に燃焼するため、多くの煙が排出されてしまうという不具合が発生していた。
【００４５】
このため、図１５のフローチャートに示す如く、燃料噴射による雰囲気温度をエンジンに装着した温度センサ等により検知し、低温時であれば低温時の噴射量を設定する低温時インジェクタ噴射量マップにより燃料噴射を行い、この燃料噴射が始動性に係るクランキング開始時のパイロット噴射であるか否かを判断し、温度センサ等からの温度検知が低温のままのときはパイロット噴射量を増量させ、温度が上昇したときは常温時インジェクタ噴射量マップに変更する制御を行わせるものであるが、このように、エンジン始動に有効なパイロット噴射量を徐々に増加させていくことにより、エンジンクランキング回転の最適のポイントを通過するため始動性を向上できる共に、エンジン始動時に発生する煙の量も最小限に抑えることができる。
【００４６】
また、コモンレール式ディーゼルエンジンＥにおいて、従来のシステムでは燃料噴射量はマップにより規定され、この規定マップの上限値以上に燃料を噴射しないよう設定されているが、ブローバイガス等からエンジンオイルを吸い込んだときは燃料の量は規定内であってもオイルが燃焼してしまうため、想定以上の気筒内圧になってしまうという不具合が発生していた。
【００４７】
このため、図１６のフローチャートに示す如く、燃料噴射による気筒内圧をエンジンに装着した気筒内圧（排気温）センサにより検知し、この検知内容が規定圧力内でないときは、検知内容が規定圧力内に入るまでマップの使用領域の噴射量を低減させ、規定圧力内に入ったときは設定インジェクタマップにより継続させるよう制御を行わせるが、このように、エンジン運転状態における気筒内圧を気筒内圧センサにより検知しているから、気筒内圧の異常を素早く検知して対応が可能となり、エンジンの故障を未然に防止することができる。
【００４８】
また、電子制御燃料噴射エンジンにおいては、エンジン環境により様々な燃料噴射補正か実施されているが、これらのエンジン環境の中に作業形態を取り入れて農業機械特有の制御を実施している例は少なく、調速制御として前記アイソクロナス制御等が使用されることがあるが、このアイソクロナス制御ではＤＰＦの再生が十分に行われ難いという不具合がある。
【００４９】
このため、図１７に示す如く、エンジン調速としてアイソクロナス制御ａと前記ドループ制御を逆使用する逆ドループ制御ｂとを装備することにより、ＤＰＦの再生が必要となったときは、オペレータがアイソクロナス制御ａを指定しても調速制御は逆ドループ制御ｂを実行することになるため、スモーク濃度が低い状態で運転を行うことができることにより、ＤＰＦの再生を円滑に進めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
トラクターやコンバイン等の農業機械を始め一般車両にも利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】酸化触媒とＤＰＦを組合せた排気浄化具を並列配置した状態を示す概略図。
【図２】排気浄化具を圧力に応じ切替え再生を行わせる手順を示すフローチャート。
【図３】（ａ）圧力の検知により一方側のＤＰＦに排気経路を切替えた状態を示す概略図。
【００５２】
（ｂ）圧力の検知により他方側のＤＰＦに排気経路を切替えた状態を示す概略図。
（ｃ）圧力の検知により両方側のＤＰＦに排気経路を開放した状態を示す概略図。
【図４】コモンレールによる蓄圧式燃料噴射ディーゼルエンジンを示すシステム図。
【図５】三種類の制御モードによるエンジン回転数と出力トルクの関係を示す線図。
【図６】コモンレール式多気筒ディーゼルエンジンにおける全体構成を示す側面図。
【図７】コモンレール式多気筒ディーゼルエンジンにおける全体構成を示す平面図。
【図８】藁屑による火災防止用の保護ケースにＤＰＦを内装した状態を示す概略図。
【図９】藁屑による火災防止用の保護ケースにＤＰＦを内装した状態を示す概略図。
【図１０】藁屑による火災防止用保護ケースにＤＰＦを内装した状態を示す概略図。
【図１１】触媒高温部に藁屑溜りセンサと藁屑除去ファンの配置状態を示す概略図。
【図１２】触媒高温部に藁屑溜りセンサと送風ガイド板との配置状態を示す概略図。
【図１３】（ａ）酸化触媒とＤＰＦを交互に円筒形とした排気浄化具の状態を示す正面図。
【００５３】
（ｂ）排気ガス案内板の回転下流側に排気浄化具を配置した状態を示す正面図。
【図１４】酸化触媒に続く金属ＤＰＦに熱電対と電極を配置した状態を示す概略図。
【図１５】低温時のインジェクタ噴射量マップによる燃料噴射時におけるパイロット噴射量の増量手順を示すフローチャート。
【図１６】気筒内圧が規定圧力内に入るまでマップの使用領域の噴射量を低減させる手順を示すフローチャート。
【図１７】エンジン調速時アイソクロナス制御と逆ドループ制御の関係を示す線図。
【符号の説明】
【００５４】
１ 排気浄化具
１ａ 酸化触媒
１ｂ ＤＰＦ
２ 排気通路
３ 浄化具切替手段（各切替電磁弁）
４ 浄化具加熱手段（各ヒータ等）
５ ＤＰＦ
６ 経路切替手段（経路切替弁）
７ 圧力検知手段（圧力センサ）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、酸化触媒とディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を搭載したディーゼルエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンから排出される排気ガスに対する規制は年々強化されており、特に、カーボンを主成分とする粒子状物質（以下「ＰＭ」という）は、排気管やマフラー等に内装配設した酸化触媒とディーゼルパティキュレートフィルタ（以下「ＤＰＦ」という）とにより、ＤＰＦにより捕集されたＰＭを酸化触媒による酸化剤の反応によって連続的に燃焼再生させるもの等が開示されている。（例えば、特許文献１参照）
また、これらの酸化触媒とＤＰＦにおいて、機能的な面より複数組の酸化触媒とＤＰＦとを直列に接続することにより、ＤＰＦの焼損又は破損の防止を可能とするもの等が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−３５３６６３号公報
【特許文献２】特開２００１−３５５４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、このように酸化触媒とＤＰＦとを有する形態のものにおいては、排気ガス温度が凡そ２５０度〜４００度の範囲ではＰＭの燃焼が活発となるが、排気ガス温度が前記範囲外となる運転領域では捕集したＰＭの燃焼が進まずＤＰＦにＰＭが堆積するという難点があり、特に、排気ガス温度が低温（凡そ２５０度以下）の場合においてこのＰＭ堆積の状態が顕著となる。
【０００４】
また、酸化触媒とＤＰＦ形態のものを複数組直列に接続する状態のものでは排気管やマフラー等が長くなるため、作業車等にてエンジンをコンパクトに収納する必要がある場合では、排気管やマフラー等が邪魔になってエンジン搭載時における障害となっていた。
【０００５】
そこで本発明は、酸化触媒とＤＰＦとを有する形態において排気ガス温度が凡そ２５０度以下の場合でのＰＭ燃焼の効率化と、複数組の酸化触媒とＤＰＦとを直列に接続することによる作業車等におけるエンジン搭載時の障害とを解消しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、コモンレールを搭載したディーゼルエンジンにおいて、酸化触媒（１ａ）とＤＰＦ（１ｂ）を組合せた排気浄化具（１）を排気ガスが排出される排気通路（２）に並列状態に複数組内装配置し、この複数組の排気浄化具（１）の圧力差に応じて切り替える浄化具切替手段（３）を設けると共に、この切り替えによる休止中の排気浄化具（１）に対し再生作用を行わせる浄化具加熱手段（４）を設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの構成とする。
【０００７】
このような構成により、コモンレール式ディーゼルエンジンの排気通路（２）に並列状態に内装配置した複数組の酸化触媒（１ａ）とＤＰＦ（１ｂ）を組合せた排気浄化具（１）により、排気作用時に発生する不燃物質の燃焼とＰＭ（粒状化物質）の除去作用を行わせるが、この排気作用時に並列配置の排気浄化具（１）のうち一方側の排気浄化具（１）の圧力が高くなると、ＰＭが堆積したと推定される。このときは、浄化具切替手段（３）により一方側の排気浄化具（１）から他方側の排気浄化具（１）に排気作用を切り替えると共に、休止した一方側の排気浄化具（１）を浄化具加熱手段（４）による加熱により再生作用を行わせる。
【０００８】
請求項２の発明は、前記複数組の排気浄化具（１）の圧力差を検出する圧力検出手段（３２）は、前記酸化触媒（１ａ）とＤＰＦ（１ｂ）との間に設けたことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの構成とする。
【０００９】
このような構成により、酸化触媒（１ａ）とＤＰＦ（１ｂ）の間の圧力が測定される。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明では、上記作用の如く、コモンレール式ディーゼルエンジンの排気通路（２）に並列配置した複数組の酸化触媒（１ａ）とＤＰＦ（１ｂ）を組合せた排気浄化具（１）により、排気作用時に発生する不燃物室の燃焼とＰＭ（粒状化物質）の除去作用を行わせるが、この排気作用時に一方側の排気浄化具（１）の圧力が高くなりＰＭが堆積したと推定されるときは、浄化具切替手段（３）により他方側の排気浄化具（１）に排気作用を切り替えると共に、休止した一方側の排気浄化具（１）を浄化具加熱手段（４）により加熱し再生作用を行わせることにより、排気浄化具（１）を切り替えながら使用することができる。これにより、排気浄化具（１）におけるＰＭの除去及び再生を同時に行うことが可能となり詰まりを防止することができる。また、以上の如く、複数組の排気浄化具（１）を並列に配置していることにより、複数組の排気浄化具（１）を直列に配置している場合のように長く伸びて作業車等におけるエンジン搭載時の障害となることはない。
【００１１】
請求項２の発明では、ＤＰＦ（１ｂ）の上流側の圧力を測定するので、ＤＰＦ（１ｂ）内のＰＭの詰り状態を精度良く検出可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
コモンレール方式を採用したディーゼルエンジンにおいて、酸化触媒１ａとＤＰＦ１ｂを組合せた排気浄化具１を排気ガスを排出する排気通路２に並列状態に複数組内装配置し、この複数組の排気浄化具１を圧力差に応じて適宜に切り替え使用させる浄化具切替手段３を設けると共に、この切り替えによる休止中の排気浄化具１に対し再生作用を行わせる浄化具加熱手段４を設けた排気浄化装置。また、コモンレール方式を採用したディーゼルエンジンにおいて、複数個のＤＰＦ５を排気ガスを排出する排気通路２に並列状態に内装配置し、この複数個のＤＰＦ５の上流側と下流側とに、各々ＤＰＦ５の経路を切り替え使用させる経路切替手段６と排気圧力を検知する圧力検知手段７とを配置して設けた排気浄化装置。
【００１３】
以下に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図４に示す如く、コモンレール式（蓄圧式燃料噴射）を採用している多気筒のディーゼルエンジンＥについてシステム図によりその概要を説明する。コモンレール式とは、各気筒へ燃料を噴射する燃料噴射装置への燃料供給を、要求された圧力とするコモンレール１０（蓄圧室）を介して行うものである。
【００１４】
燃料タンク１１内の燃料は、吸入通路により燃料フィルタ１２を介して該エンジンＥで駆動される高圧燃料ポンプ１３に吸入され、この高圧燃料ポンプ１３によって加圧された高圧燃料は、吐出通路１４によりコモンレール１０に導かれて蓄えられる。
【００１５】
該コモンレール１０内の高圧燃料は、各高圧燃料供給通路１６により気筒数分のインジェクタ１７に供給され、エンジンコントロールユニット１８（以下ＥＣＵという）からの指令に基づき、各気筒毎にインジェクタ１７が開弁作動して、高圧燃料が該エンジンＥの各燃焼室内に噴射供給され、各インジェクタ１７での余剰燃料（リターン燃料）は、各リターン通路１９により共通のリターン通路２０へ導かれ、リターン通路２０によって燃料タンク１１へ戻される。
【００１６】
また、コモンレール１０内の燃料圧力（コモンレール圧）を制御するため高圧燃料ポンプ１３に圧力制御弁２１が設けられており、この圧力制御弁２１はＥＣＵ１８からのデューティ信号によって、高圧燃料ポンプ１３から燃料タンク１１への余剰燃料のリターン通路２０の流路面積を調整するものであり、これによりコモンレール１０側への燃料吐出量を調整してコモンレール圧を制御することができる。
【００１７】
具体的には、エンジン運転条件に応じて目標コモンレール圧を設定し、レール圧センサ２２により検出されるコモンレール圧が目標コモンレール圧と一致するよう、圧力制御弁２１を介してコモンレール圧をフィードバック制御する。
【００１８】
図５に示す如く、農業機械におけるコモンレール式ディーゼルエンジンＥのＥＣＵ１８は、回転数と出力トルクの関係において走行モードＭ１と通常作業モードＭ２及び重作業モードＭ３の三種類の制御モードを設けている。
【００１９】
走行モードＭ１は、回転数の変動で出力も変動するドループ制御として、農作業を行わず移動走行する場合に使用するものであり、例えば、ブレーキを掛けて走行速度を減速したり停止したりすると、この走行負荷の増大に伴ってエンジン回転数が低下するため走行速度の減速や停止を安全に行うことができる。
【００２０】
通常作業モードＭ２は、負荷が変動しても回転数が一定で出力を負荷に応じて変更するアイソクロナス制御として、通常の農作業を行う場合に使用するものであり、例えば、トラクターであれば耕耘作業時に耕地が固く耕耘刃に抵抗が掛かるとき、コンバインであれば収穫作業時に収穫物が多く負荷が増大したときでも、出力が変動して回転数を維持するのでオペレータが楽に操縦できる。
【００２１】
重作業モードＭ３は、通常作業モードＭ２と同様に負荷が変動しても回転数一定で出力を負荷に応じて変更するアイソクロナス制御に、負荷限界近くになると回転数を上昇させて出力を上げる重負荷制御を加えた制御で、特に、負荷限界近くで農作業を行う場合に使用するものであり、例えば、トラクターで耕耘作業を行っている際に、特に、固い耕地に遭遇してもエンジン出力が通常の限界を越えて増大するので作業を中断することがない。
【００２２】
これらの作業モードＭ１，Ｍ２，Ｍ３は、作業モード切替スイッチの操作、又は走行変速レバーの変速操作、作業クラッチの入り切り操作等によって切り替わるように構成する。
【００２３】
従来、ディーゼルエンジンでは、メイン噴射に先立って少量の燃料をパルス的に噴射するパイロット噴射を行うことにより、着火遅れを短縮してディーゼルエンジン特有の、所謂ノック音を低減することが知られている。
【００２４】
このパイロット噴射は、メイン噴射の前に１回乃至２回に固定して行われるものであったが、前記コモンレール１０のシステムを用いることで、エンジンの状況に応じてパイロット噴射の状態を変化させ、騒音の低減や不完全燃焼による白煙又は黒煙の発生を抑制できる。
【００２５】
図６及び図７に示す如く、多気筒形態のコモンレール式ディーゼルエンジンＥは、シリンダブロック２３の上部にシリンダヘッド２４を、下部にオイルパン２５を配設すると共に、前部にギヤケース２６とラジエータファン２７を、後部にフライホイル２８を各々配設させる。２９はクランク軸である。
【００２６】
該シリンダブロック２３の一側部に前記コモンレール１０を装着配置し、このコモンレール１０の下方にギヤケース２６により駆動される前記高圧燃料ポンプ１３を配置して設け、シリンダヘッド２４に前記インジェクタ１７を嵌着すると共に、その排気側に排気マニホールド３０を介してターボ過給器３１のタービン側３１ａを接続して配設させる。
【００２７】
該ターボ過給機３１のタービン側３１ａから延設した排気ガスを排出する排気通路２に、図１に示す如く、排気中に存在するＰＭを捕集して燃焼させる酸化触媒１ａとＤＰＦ１ｂとを組合せた排気浄化具１を並列状態に複数組内装配置すると共に、この並列配置した複数組の排気浄化具１の酸化触媒１ａとＤＰＦ１ｂとの間に排気圧力を検知する各圧力センサ３２と、排気浄化具１を圧力差に応じて適宜に切り替え使用させる浄化具切替手段としての各切替電磁弁３とを各々設け、この切り替えによる休止中の排気浄化具１に対し再生作用を行わせる浄化具加熱手段としての各ヒータ等４を各々ＤＰＦ１ｂに装架して設けると共に、各圧力センサ３２，各切替電磁弁３，各ヒータ等４を通信制御可能に前記ＥＣＵ１８に接続して構成させる。
【００２８】
このような構成により、酸化触媒１ａとＤＰＦ１ｂとを組合せた排気浄化具１の複数組により排気作用時に発生するＰＭの燃焼除去作用を行わせるが、この排気作用時に、図２のフローチャートに示す如く、各圧力センサ３２による圧力検知により並列配置の排気浄化具１のうち一方側の排気浄化具１の圧力が高いことが確認されたときは（ＰＭが堆積したと推定）、切替電磁弁３の作用により一方側の排気浄化具１から他方側の排気浄化具１に排気作用を切り替え、ポスト噴射をＯＮさせると共に、休止した一方側の排気浄化具１のＤＰＦ１ｂをヒータ等４の加熱により再生作用を行わせることにより、排気浄化具１を切り替えながら使用することができるから、排気浄化具１におけるＰＭの除去及び再生を同時に行うことが可能となり詰まりを防止することができる。
【００２９】
また、前記ターボ過給機３１のタービン側３１ａから延設した排気ガスを排出する排気通路２に、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す如く、複数個のＤＰＦ５を並列状態に内装配置し、この複数個のＤＰＦ５の上流側と下流側とに、各々ＤＰＦ５の経路を切り替え使用させる経路切替手段としての経路切替弁６と、排気圧力を検知する圧力検知手段としての圧力センサ７とを配置して設けた構成とする。
【００３０】
このような構成により、複数個のＤＰＦ５により排気作用時に発生するＰＭの燃焼除去作用を行わせるが、この排気作用時に、低温時の運転等ではＤＰＦ５の面積が広いと温度の上昇が進まないため、図３（ａ）に示す如く、ＤＰＦ５の面積を小さくして素早く昇温させるべく圧力センサ７の圧力検知によりＰＭ堆積が推定されるまで、並列配置のＤＰＦ５を経路切替弁６により一方側のＤＰＦ５に経路を切り替えて運転を行うと共に、圧力センサ７による圧力検知によりＰＭが堆積したと推定されるときは、図３（ｂ）に示す如く、経路切替弁６により他方側のＤＰＦ５に経路を切り替えて運転を行わせる。
【００３１】
次に、ＤＰＦ５が再生可能な運転状態に入ったときは、まず、片側のＤＰＦ５の再生を行わせると共に、圧力センサ７の圧力検知により一定以上の圧力（高温）となったときは、図３（ｃ）に示す如く、経路切替弁６を中立位置としＤＰＦ５を並列状態で運転を行わせることにより、ＰＭ堆積によるＤＰＦ５の詰まりを抑制することができる。
【００３２】
また、農業機械においてＤＰＦ（触媒）等を配置する場合、高温になった際に藁屑等に接触して燃える恐れがあるため、ＤＰＦ（触媒）等が直接藁屑等に接触しないよう対応を行う必要がある。
【００３３】
このため、図８に示す如く、排気通路２に接続したＤＰＦ３４等を十分に空気層を確保できる保護ケース３５に内装収納すると共に、このＤＰＦ３４等の入口側と出口側とに各々温度を検知する温度センサ３４ａ，３４ｂを配置し、保護ケース３５のＤＰＦ３４入口側近傍に外気を取り入れる吸気弁３５ａと、保護ケース３５のＤＰＦ３４出口側近傍に該ケース３５内の空気を逃がす排気弁３５ｂとを各々配設して構成させる。
【００３４】
このような構成により、該ＤＰＦ３４等の入口側と出口側の温度差を検知し、温度差が一定以上のときはＤＰＦ３４等が低温であると判断し、吸気弁３５ａと排気弁３５ｂを閉じ保護ケース３５内を保温してＤＰＦ３４等が高温となるよう制御を行うと共に、温度差が一定以下となったときはＤＰＦ３４等及び保護ケース３５とも高温であると判断し、吸気弁３５ａと排気弁３５ｂを開き保護ケース３５内を冷却して該ケース３５の外部が藁屑等の発火点よりも下がるよう制御を行うことにより、保護ケース３５に藁屑等が付着して発火するトラブルを防止することができる。
【００３５】
また、図９に示す如く、前記保護ケース３５において、該ケース３５のＤＰＦ３４出口側近傍の外周部に該ケース３５の外部温度を検知する温度センサ３５ｃを配設し、保護ケース３５を検知した温度が一定以下のときは、保護ケース３５の保温が必要なため吸気弁３５ａと排気弁３５ｂを閉じ保護ケース３５を保温すると共に、保護ケース３５を検知した温度が一定以上のときは保護ケース３５が高温であると判断し、吸気弁３５ａと排気弁３５ｂを開き保護ケース３５内を冷却して該ケース３５の外部が藁屑等の発火点よりも下がるよう制御を行うことにより、保護ケース３５に藁屑等が付着して発火するトラブルを防止することができる。
【００３６】
また、図１０に示す如く、前記保護ケース３５において、該ケース３５のＤＰＦ３４出口側近傍の外周部に該ケース３５の外部温度を検知する温度センサ３５ｃを配設し、保護ケース３５を検知した温度が一定以下のときは、保護ケース３５の保温が必要なため吸気弁３５ａと排気弁３５ｂを閉じ保護ケース３５を保温すると共に、保護ケース３５を検知した温度が一定以上のときは保護ケース３５が高温であると判断し、排気弁３５ｂを開くと同時に吸気弁３５ａに設けたファン３５ｄによる送風によって保護ケース３５内を強制冷却し、該ケース３５の外部が藁屑等の発火点よりも下がるよう制御を行うことにより、保護ケース３５に藁屑等が付着して発火するトラブル防止を一段と強化することができる。
【００３７】
また、触媒の再生には排気ガス温度を触媒活性温度まで昇温する必要があることから、燃焼後期に燃料を微量噴射することで排気温度を制御するポスト噴射技術等が知られているが、農業機械においては、排気管周辺が高温になったときそこに藁屑等が堆積すると火災による重大な事故発生の恐れがある。
【００３８】
このため、図１１に示す如く、排気通路２に触媒３６を内装配置したエンジンにおいて、排気通路２の特に藁屑等が堆積し易く且つ高温となる部位に藁屑溜りを検出する藁屑溜りセンサ３７を配置すると共に、この藁屑溜り周辺に藁屑を除去するための藁屑除去ファン３８を配設して構成させる。
【００３９】
このような構成により、例えば、藁屑溜りセンサ３７によって藁屑の重量や、藁屑の堆積により遮断される雰囲気風量等が検出されたときは、これらの検出内容により該センサ３７の指令によって藁屑除去ファン３８を駆動させ、排気通路２の高温となる部位の藁屑溜りを除去することが可能となるから、ポスト噴射等により触媒活性を目的として排気ガス温度を高温にする噴射制御を実施する際に火災に対する安全性を高めることができる。なお、藁屑溜りの異常を警告ランプ等にて報知させるようにしてもよい。
【００４０】
また、前記の如く、農業機械においてポスト噴射等により排気ガス温度が高温になったときは、図１２に示す如く、排気通路２に触媒３６を内装配置したエンジンにおいて、排気通路２の特に藁屑等が堆積し易く且つ高温となる部位に藁屑溜りを検出する藁屑溜りセンサ３７を配置すると共に、この藁屑溜り周辺の藁屑除去のため、エンジンからの冷却風の送風の有無を切替可能とする送風ガイド板３９を配設して構成させる。
【００４１】
このような構成により、通常では、触媒３６を冷さないよう送風を行わないが、例えば、藁屑溜りセンサ３７によって藁屑の重量や、藁屑の堆積により遮断される雰囲気風量等が検出されたときは、これらの検出内容により該センサ３７の指令によって送風ガイド板３９を送風側に調節し、排気通路２の高温となる部位の藁屑溜りを除去することが可能となるから、ポスト噴射等により触媒活性を目的として排気ガス温度を高温にする噴射制御を実施する際に火災に対する安全性を高めることができる。なお、藁屑溜りの異常を警告ランプ等にて報知させるようにしてもよい。
【００４２】
また、通常の酸化触媒とＤＰＦの構成においては、短時間にてＰＭの堆積が発生し易く、排気圧力上昇によるエンジンの性能低下やＰＭ等が漏れるという不具合の発生がある。
このため、図１３（ａ），（ｂ）に示す如く、排気通路２に酸化触媒４０ａとＤＰＦ４０ｂとを交互に層状で円筒形状とした排気浄化具４０を形成すると共に、この排気浄化具４０に対し排気ガスの排出上流側に回転により排気ガスを排気浄化具４０に適宜に分散流入させる排気ガス案内板４１ａと回転羽根４１ｂとを配設することにより、この回転羽根４１ｂの回転により該案内板４１ａを介して排気浄化具４０に排気ガスを適宜に分散させて導入することができるから、排気浄化具４０の耐久性と捕集効率の向上を図ることができる。
【００４３】
また、排気ガスの温度が低い作業域ではＰＭの再生ができ難いため、図１４に示す如く、排気通路２に酸化触媒４２ａと金属系ＤＰＦ４２ｂを直列状態で配設するものにおいて、該ＤＰＦ４２ｂに排気ガスの温度を検知する熱電対４３と、通電によりＤＰＦ４２ｂの温度を昇温させる電極４４とを配置して構成させることにより、熱電対４３によりＤＰＦ４２ｂ内が低温であると検知したときは、電極４４への通電によって電熱によりＤＰＦ４２ｂを昇温させることができるから、排気温度が低い作業域においてもＰＭの再生を可能とすることかできる。
【００４４】
また、コモンレール式ディーゼルエンジンＥにおいて、従来のシステムではパイロット噴射には規定の量があり、極低温時に合わせるとエンジン始動までに多くの燃料が燃焼室内に溜ってしまい、エンジン始動時にはその燃料が一気に燃焼するため、多くの煙が排出されてしまうという不具合が発生していた。
【００４５】
このため、図１５のフローチャートに示す如く、燃料噴射による雰囲気温度をエンジンに装着した温度センサ等により検知し、低温時であれば低温時の噴射量を設定する低温時インジェクタ噴射量マップにより燃料噴射を行い、この燃料噴射が始動性に係るクランキング開始時のパイロット噴射であるか否かを判断し、温度センサ等からの温度検知が低温のままのときはパイロット噴射量を増量させ、温度が上昇したときは常温時インジェクタ噴射量マップに変更する制御を行わせるものであるが、このように、エンジン始動に有効なパイロット噴射量を徐々に増加させていくことにより、エンジンクランキング回転の最適のポイントを通過するため始動性を向上できる共に、エンジン始動時に発生する煙の量も最小限に抑えることができる。
【００４６】
また、コモンレール式ディーゼルエンジンＥにおいて、従来のシステムでは燃料噴射量はマップにより規定され、この規定マップの上限値以上に燃料を噴射しないよう設定されているが、ブローバイガス等からエンジンオイルを吸い込んだときは燃料の量は規定内であってもオイルが燃焼してしまうため、想定以上の気筒内圧になってしまうという不具合が発生していた。
【００４７】
このため、図１６のフローチャートに示す如く、燃料噴射による気筒内圧をエンジンに装着した気筒内圧（排気温）センサにより検知し、この検知内容が規定圧力内でないときは、検知内容が規定圧力内に入るまでマップの使用領域の噴射量を低減させ、規定圧力内に入ったときは設定インジェクタマップにより継続させるよう制御を行わせるが、このように、エンジン運転状態における気筒内圧を気筒内圧センサにより検知しているから、気筒内圧の異常を素早く検知して対応が可能となり、エンジンの故障を未然に防止することができる。
【００４８】
また、電子制御燃料噴射エンジンにおいては、エンジン環境により様々な燃料噴射補正か実施されているが、これらのエンジン環境の中に作業形態を取り入れて農業機械特有の制御を実施している例は少なく、調速制御として前記アイソクロナス制御等が使用されることがあるが、このアイソクロナス制御ではＤＰＦの再生が十分に行われ難いという不具合がある。
【００４９】
このため、図１７に示す如く、エンジン調速としてアイソクロナス制御ａと前記ドループ制御を逆使用する逆ドループ制御ｂとを装備することにより、ＤＰＦの再生が必要となったときは、オペレータがアイソクロナス制御ａを指定しても調速制御は逆ドループ制御ｂを実行することになるため、スモーク濃度が低い状態で運転を行うことができることにより、ＤＰＦの再生を円滑に進めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
トラクターやコンバイン等の農業機械を始め一般車両にも利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】酸化触媒とＤＰＦを組合せた排気浄化具を並列配置した状態を示す概略図。
【図２】排気浄化具を圧力に応じ切替え再生を行わせる手順を示すフローチャート。
【図３】（ａ）圧力の検知により一方側のＤＰＦに排気経路を切替えた状態を示す概略図。
【００５２】
（ｂ）圧力の検知により他方側のＤＰＦに排気経路を切替えた状態を示す概略図。
（ｃ）圧力の検知により両方側のＤＰＦに排気経路を開放した状態を示す概略図。
【図４】コモンレールによる蓄圧式燃料噴射ディーゼルエンジンを示すシステム図。
【図５】三種類の制御モードによるエンジン回転数と出力トルクの関係を示す線図。
【図６】コモンレール式多気筒ディーゼルエンジンにおける全体構成を示す側面図。
【図７】コモンレール式多気筒ディーゼルエンジンにおける全体構成を示す平面図。
【図８】藁屑による火災防止用の保護ケースにＤＰＦを内装した状態を示す概略図。
【図９】藁屑による火災防止用の保護ケースにＤＰＦを内装した状態を示す概略図。
【図１０】藁屑による火災防止用保護ケースにＤＰＦを内装した状態を示す概略図。
【図１１】触媒高温部に藁屑溜りセンサと藁屑除去ファンの配置状態を示す概略図。
【図１２】触媒高温部に藁屑溜りセンサと送風ガイド板との配置状態を示す概略図。
【図１３】（ａ）酸化触媒とＤＰＦを交互に円筒形とした排気浄化具の状態を示す正面図。
【００５３】
（ｂ）排気ガス案内板の回転下流側に排気浄化具を配置した状態を示す正面図。
【図１４】酸化触媒に続く金属ＤＰＦに熱電対と電極を配置した状態を示す概略図。
【図１５】低温時のインジェクタ噴射量マップによる燃料噴射時におけるパイロット噴射量の増量手順を示すフローチャート。
【図１６】気筒内圧が規定圧力内に入るまでマップの使用領域の噴射量を低減させる手順を示すフローチャート。
【図１７】エンジン調速時アイソクロナス制御と逆ドループ制御の関係を示す線図。
【符号の説明】
【００５４】
１ 排気浄化具
１ａ 酸化触媒
１ｂ ＤＰＦ
２ 排気通路
３ 浄化具切替手段（各切替電磁弁）
４ 浄化具加熱手段（各ヒータ等）
５ ＤＰＦ
６ 経路切替手段（経路切替弁）
７ 圧力検知手段（圧力センサ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コモンレールを搭載したディーゼルエンジンにおいて、酸化触媒（１ａ）とＤＰＦ（１ｂ）を組合せた排気浄化具（１）を排気ガスが排出される排気通路（２）に並列状態に複数組内装配置し、この複数組の排気浄化具（１）の圧力差に応じて切り替える浄化具切替手段（３）を設けると共に、この切り替えによる休止中の排気浄化具（１）に対し再生作用を行わせる浄化具加熱手段（４）を設けたことを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項２】
前記複数組の排気浄化具（１）の圧力差を検出する圧力検出手段（３２）は、前記酸化触媒（１ａ）とＤＰＦ（１ｂ）との間に設けたことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン。
【請求項１】
コモンレールを搭載したディーゼルエンジンにおいて、酸化触媒（１ａ）とＤＰＦ（１ｂ）を組合せた排気浄化具（１）を排気ガスが排出される排気通路（２）に並列状態に複数組内装配置し、この複数組の排気浄化具（１）の圧力差に応じて切り替える浄化具切替手段（３）を設けると共に、この切り替えによる休止中の排気浄化具（１）に対し再生作用を行わせる浄化具加熱手段（４）を設けたことを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項２】
前記複数組の排気浄化具（１）の圧力差を検出する圧力検出手段（３２）は、前記酸化触媒（１ａ）とＤＰＦ（１ｂ）との間に設けたことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−１８０１８１（Ｐ２００９−１８０１８１Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１０８７（Ｐ２００８−２１０８７）
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【出願人】（００００００１２５）井関農機株式会社 (3,813)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【出願人】（００００００１２５）井関農機株式会社 (3,813)
【Ｆターム（参考）】
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