トラクターの作業モード切替装置
【課題】農作業機用のエンジンとして、各種の作業モードに対しトルク適応性を充分発揮できるよう改良を行う。
【解決手段】コモンレール式ディーゼルエンジンを搭載したトラクターにおいて、高負荷対応の高トルクマップＡを使用する複数の作業モードと、通常負荷対応の低トルクマップＢを使用する複数の作業モードとを作業内容に応じて切り替え可能に割り付けたモード切替スイッチ１を設けたことを特徴とし、耕耘作業を行う作業モード時において、前記高トルクマップＡと低トルクマップＢとをそれぞれ作業内容に応じて切り替え可能に設けたことを特徴とするトラクタの構成とする。
【解決手段】コモンレール式ディーゼルエンジンを搭載したトラクターにおいて、高負荷対応の高トルクマップＡを使用する複数の作業モードと、通常負荷対応の低トルクマップＢを使用する複数の作業モードとを作業内容に応じて切り替え可能に割り付けたモード切替スイッチ１を設けたことを特徴とし、耕耘作業を行う作業モード時において、前記高トルクマップＡと低トルクマップＢとをそれぞれ作業内容に応じて切り替え可能に設けたことを特徴とするトラクタの構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トラクターの作業モード切替装置に関し、コモンレール式ディーゼルエンジンを搭載したトラクターにおいて、トルクマップにより仕分けされた作業モードを作業内容によって切り替えるもの等の分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子ガバナ制御式の舶用内燃機関は公知となっているが、この場合の最大トルク制御方式としては、内燃機関の破損を回避するため、各回転数において得られる最大トルクは、内燃機関の許容最大トルクよりも低く抑えたトルクとなるように設定して、電子ガバナの燃料噴射量設定用ラック位置を制御しているが、このように最大トルクが抑えられている状態では、回転数の低減量が大きくなり船速が大幅に落ちるため、出漁の際や漁獲後の水揚げ位置までのいち早い到着が要求される漁船にとっては致命的な問題である。
【０００３】
そこで、電子ガバナ制御式内燃機関における機関回転数に対する最大ラック位置の設定マップに関し、機関許容最大トルクよりも制限トルクを低く抑えるように最大ラック位置を設定した標準マップと、機関許容最大トルクを得られるように最大ラック位置を設定した特殊マップの二つのマップを記録し、任意にマップを切り替え可能とすると共に、特殊マップによる内燃機関の制御時間を限定し、且つ、標準マップによる内燃機関制御に戻してから一定時間は特殊マップへの切り替えを不能とするもの等が開示されている。
（例えば、特許文献１参照）
また、一般に、作業機用エンジンは過負荷状態、低負荷・無負荷状態で運転されることが多く、外的に掛かる負荷の変動が大きく、過負荷状態から無負荷状態に瞬時に移行したり、逆に無負荷状態から過負荷状態へ移行したりすることが作業中頻繁に起きる。例えば、農作業機としての耕耘機用エンジンでは、ロータリー装置により耕耘状態から非耕耘状態となったときは、定格負荷，定格回転数の状態から一瞬のうちに無負荷状態になり、逆に、ロータリー装置が空転している状態から一気に耕耘状態となったときは、負荷が急激に増加し、時として過負荷状態となるので、その増加に対応して燃料噴射量を調整しないとエンストを起こしてしまう恐れがある。
【０００４】
そこで、エンジンの運転状態が中負荷・高負荷であるか、低負荷・無負荷の何れであるか判別する負荷状態判別部と、負荷状態判別部が中負荷・高負荷であると判別したことに応答して中負荷・高負荷マップに基づいて空燃比によるフィードバック制御を行うフィードバック制御部と、負荷状態判別部が低負荷・無負荷であると判別したことに応答して、フィードバック制御を解除して燃料の多い側の目標空燃比を設定した低負荷・無負荷マップに基づいてオープン制御により噴射量の設定を行うオープン制御手段とを有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】特開平１１−２７０３５９号公報
【特許文献２】特開２０００−２７４２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記の如く、電子ガバナ制御式内燃機関において、機関許容最大トルクよりも制限トルクを低く抑えるように最大ラック位置を設定した標準マップと、機関許容最大トルクを得られるように最大ラック位置を設定した特殊マップの二つのマップによりエンジンの運転制御を行うもの、並びに、耕耘機用エンジンにおいて、運転状態が中負荷・高負荷であると判別したことに応答して中負荷・高負荷マップに基づいた空燃比による制御と、低負荷・無負荷であると判別したことに応答して低負荷・無負荷マップに基づいた燃料の多い側の空燃比による制御とによりエンジンの運転制御を行うものでは、何れも低トルクと高トルクの二つのマップによるトルクモードを切り替えて運転を行うことは可能であるが、この二つのマップによるトルクモードのみでは、作業の種類が多岐に亘っている農作業機用のエンジンとしては、各種の作業モードに対するトルク適応性が不充分であり、良好な作業性能に支障を来す恐れがあった。
【０００６】
そこで本発明は、農作業機用のエンジンとして、各種の作業モードに対してトルク適応性を充分発揮できるよう改良することにより、良好な作業性能を得られるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、コモンレール式ディーゼルエンジンを搭載したトラクターにおいて、高負荷対応の高トルクマップ（Ａ）を使用する複数の作業モードと、通常負荷対応の低トルクマップ（Ｂ）を使用する複数の作業モードとを作業内容に応じて切り替え可能に割り付けたモード切替スイッチ（１）を設けたことを特徴とするトラクタの構成とする。
【０００８】
このような構成により、トラクターの適宜位置に配置した、高トルクマップ（Ａ）による複数の作業モードと低トルクマップ（Ｂ）による複数の作業モードとを割り付けしているモード切替スイッチ（１）を、負荷率が大きい高負荷時の作業モードに対しては高トルクマップ（Ａ）側に、通常負荷時の作業モードに対しては噴射タイミングを進角させた低燃費による低トルクマップ（Ｂ）側に、各々作業内容に応じて切り替えることにより、高トルクマップ（Ａ）又は低トルクマップ（Ｂ）による最適の作業モードを選択することができる。
【０００９】
請求項２の発明は、耕耘作業を行う作業モード時において、前記高トルクマップ（Ａ）と低トルクマップ（Ｂ）とをそれぞれ作業内容に応じて切り替え可能に設けたことを特徴とする請求項１記載のトラクタの構成とする。
【００１０】
このような構成により、トラクターにおける耕耘作業時に、負荷率が大きい作業負荷時には高トルクマップ（Ａ）側に、通常の作業負荷時には噴射タイミングを進角させた低燃費による低トルクマップ（Ｂ）側に、各々作業内容に応じて切り替えることにより、耕耘作業を作業負荷に影響されることなく行わせることができる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明では、上記作用の如く、トラクターの適宜位置に配置したモード切替スイッチ（１）を、負荷率が大きい高負荷時の複数の作業モードに対しては高トルクマップ（Ａ）側に、通常負荷時の複数の作業モードに対しては噴射タイミングを進角させた低燃費による低トルクマップ（Ｂ）側に、各々作業内容に応じて切り替えることにより、高トルクマップ（Ａ）又は低トルクマップ（Ｂ）による最適の作業モードを選択することができるから、従来の如く、低トルクモードにおいて負荷率が大きくなったとき、回転数が低下し作業性能に支障を生じると共に燃費性能も悪くなるということがなく、各種の作業モードに対する優れたトルク適応性により良好な作業性能と燃費性能を得ることができる。
【００１２】
請求項２の発明では、上記作用の如く、トラクターにおける耕耘作業時に、負荷率が大きい高負荷対応の高トルクマップ（Ａ）と、通常負荷対応の噴射タイミングを進角させた低燃費による低トルクマップ（Ｂ）側に、各々作業内容に応じて切り替えることができるから、従来の如く、低トルクモードにおいて負荷率が大きくなったとき、回転数が低下し作業性能に支障を生じると共に燃費性能も悪くなるということがなく、耕耘作業を作業負荷に影響されず良好な燃費性能により行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
コモンレール式ディーゼルエンジンを搭載したトラクターにおいて、高負荷対応の高トルクマップＡを使用する複数の作業モードと、通常負荷対応の低トルクマップＢを使用する複数の作業モードとを作業内容に応じて切り替え可能に割り付けたモード切替スイッチ１を設ける。また、前記コモンレール式ディーゼルエンジンを搭載したトラクターにおいて、耕耘作業を行う作業モード時に高トルクマップＡと低トルクマップＢとを作業内容に応じて切り替え可能に設ける。
【００１４】
以下に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
コモンレール式ディーゼルエンジンＥについて、図３のシステム図によりその概要を示す如く、コモンレール式（蓄圧式燃料噴射方式）とは、各気筒への燃料噴射を要求圧力に調整して供給するコモンレール１０（蓄圧室）を介して行うものである。
【００１５】
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で駆動される高圧ポンプ１３に吸入され、この高圧ポンプ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に導かれ蓄えられる。
【００１６】
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ー１７に供給され、エンジンコントロールユニット１８（以後ＥＣＵという）からの指令に基づき、各気筒毎にインジェクター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、各インジェクター１７での余剰燃料（リターン燃料）は各燃料戻し管１９により共通の燃料戻し通路２０へ導かれ、この燃料戻し通路２０によって燃料タンク１１へ戻される。
【００１７】
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、高圧ポンプ１３から燃料タンク１１への余剰燃料の燃料戻し通路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。
【００１８】
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。
【００１９】
農作業機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、回転数の変動で出力も変動するドループ制御と、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、アイソクロナス制御が負荷限界近くになると回転数を上昇させ出力を上げる重負荷制御とによる三種類の制御モードを設定している。
【００２０】
ドループ制御は、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。
【００２１】
アイソクロナス制御は、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。
【００２２】
重負荷制御は、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。
【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】
コモンレール式ディーゼルエンジンＥは、図４の全体構成に示す如く、クランク軸３を軸支したシリンダブロック４の上部にシリンダヘッド５を、下部にオイルパン６を配設すると共に、前部にギヤトレーンを内装したギヤケース７と冷却ファン８を、後部にフライホイル９を配設させる。
【００２６】
該シリンダヘッド５の吸気側に吸気マニホールド２３を接続し、その下方側近傍位置に前記コモンレール１０を装着配置すると共に、その下方側にはギヤケース７により駆動される前記高圧ポンプ１３を配置して設け、シリンダヘッド５の上面に前記インジェクター１７を嵌着配設して構成させる。
【００２７】
コモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したトラクターＴは、図５の全体構成に示す如く、機体の前後部に前輪３１と後輪３２を備え、機体の前部に搭載したエンジンＥの回転動力をトランスミッションケース３０の変速装置によって適宜変速して、これら前輪３１と後輪３２に伝えるように構成している。
【００２８】
機体中央であってキャビン３３内のハンドルポスト３４にはステアリングハンドル３５が支持され、その後方にはシート３６が設けられており、該ハンドル３５の下方には、機体の進行方向を前後方向に切り替える前後進レバー３７が設けられている。この前後進レバー３７を前側に移動させると機体は前進し、後方へ移動させると後進する構成である。ロータリ装置３８は機体後方にリンク３９で連結構成されている。
【００２９】
該ハンドルポスト３４の上部に位置するパネル２９に、図１及び図２に示す如く、負荷率が大きい高負荷時に対応させる高トルクマップＡの領域に、４ＷＤ駆動時における４ＷＤ作業モード１ａ，旋回時のみ前輪３１を駆動する前輪増速旋回モード１ｂ，高負荷時における重耕耘作業モード１ｃ等と、通常負荷時に対応させる噴射タイミングを進角させた低燃費による低トルクマップＢの領域に、通常負荷時における通常耕耘作業モード１ｄ，ローダー作業を行うローダーモード１ｅ，通常走行を行う走行モード１ｆ等とを割り付けしたモード切替スイッチ１を配置して構成している。
【００３０】
このような構成により、パネル２９に位置しているモード切替スイッチ１により、作業内容に応じて、高トルクマップＡの領域に配置している４ＷＤ作業モード１ａ，前輪増速旋回モード１ｂ，重耕耘作業モード１ｃ等を適時切り替えて高負荷時の作業モードに対応させると共に、低トルクマップＢの領域に配置している通常耕耘作業モード１ｄ，ローダーモード１ｅ，走行モード１ｆ等を適時切り替えて通常負荷時の作業モードに対応させることにより、高トルクマップＡ又は低トルクマップＢによる最適の作業モードを選択することができるから、従来の如く、低トルクモードにおいて負荷率が大きくなったとき、回転数が低下し作業性能に支障を生じると共に燃費性能も悪くなるということがなく、優れたトルク適応性を充分発揮して良好な作業性能と燃費性能を得ることができる。
【００３１】
また、高トルクと低トルクの二つのマップを選択切り替えすることにより作業モードに対応させるシステムを有するもので、負荷率によって二つのマップから作業に適したマップを計算し、この計算したマップにより制御を行うもの等は見当たらない。
【００３２】
そこで、コモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したトラクターＴにおいて、前記の如き、高トルクマップＡと低トルクマップＢによる二つのトルクモードを選択切り替えすることにより作業モードに対応させるシステムを有するもので、耕耘深さ等の負荷率情報によって作業に適した目標のトルクマップ計算を可能に構成させることにより、図６のフローチャートに示す如く、負荷率情報によって作業に適した目標のトルクマップを計算し、この計算によってマップの変更が必要なときは、二つのマップから作業に適した最適マップへの選択切り替えを行い、この最適マップにより制御を行うことにより、作業時の低燃費性及びトルクマップの計算による効率化を図ることができる。
【００３３】
また、高トルクと低トルクの二つのマップを選択切り替えすることにより作業モードに対応させるシステムを有するもので、低トルクのトルクモードでは負荷率が高くなることにより回転数の低下等を生じ燃費性能に難点があった。
【００３４】
そこで、コモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したトラクターＴにおいて、前記の如き、高トルクマップＡと低トルクマップＢによる二つのトルクモードを選択切り替えすることにより作業モードに対応させるシステムを有するもので、負荷率が一定値以上のときは自動的に高トルクマップＡによるトルクモードに切り替え可能に構成させることにより、図７のフローチャートに示す如く、通常の作業では低燃費モードによる低トルクマップＢにて作業を行うが、負荷率情報によって負荷率が一定値以上になると自動的に高トルクマップＡに切り替え、作業時の燃費を向上させる制御を行うことにより、作業時の低燃費性及びトルクマップの自動切り替えによる効率化を図ることができる。
【００３５】
また、高トルクと低トルクの二つのマップを選択切り替えすることにより作業モードに対応させるシステムを有するもので、ＣＡＮ通信により回転制御方法（ドループ制御，アイソクロナス制御）やトルクカーブを選択できるものは見当たらない。
【００３６】
そこで、コモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したトラクターＴにおいて、前記の如き、高トルクマップＡと低トルクマップＢによる二つのトルクモードを選択切り替えすることにより作業モードに対応させるシステムを有するもので、作業時はアイソクロナス制御にてエンジン回転数の制御を行い、旋回時や後退時等でエンジン回転数を変更する場合は、ＣＡＮ通信によりドループ制御に切り替えると共に、アクセル開度指示によりエンジン回転数を制御可能に構成させる。
【００３７】
このような構成により、図８のフローチャートに示す如く、初期設定値をＣＡＮメッセージにて送信を行い、ＣＡＮによる変更が承認されたときは、図９の線図に示す如く、アクセル開度，回転制御方法，トルクカーブ等の変更を行うと共に、この変更の完了をＣＡＮメッセージにて返信を行う。このように、ＣＡＮ通信によりエンジン回転数，回転制御方法（ドループ制御，アイソクロナス制御），トルクカーブ等が選択可能であるから、作業モードによって適切な制御方法によりエンジンを制御することができる。
【００３８】
また、トラクターの旋回時等において急に負荷が軽くなったような場合、エンジン回転数が無負荷最高回転数まで上昇することにより高速旋回となるため、違和感と共に操作性が阻害されるものであった。
【００３９】
このため、コモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したトラクターＴにおいて、作業状態の判別確認により平均のエンジン回転数の算出を行い、旋回時等にロータリ装置３８の上昇を検出したときは、急激な負荷の軽減により無負荷最高回転数まで上昇しようとするエンジン回転数を作業時の平均回転数となるよう制御可能に構成させる。
【００４０】
このような構成により、図１０のフローチャート及び図１１の線図に示す如く、作業状態の判別確認により平均のエンジン回転数の算出を行い、旋回時等にロータリ装置３８の上昇を検出したときは、急激な負荷の軽減により無負荷最高回転数まで上昇しようとするエンジン回転数を、回転数の変動で出力も変動するドループ制御又は自動アクセル制御でないときには、作業時の平均回転数となるよう制御が可能になると共に、再び作業を開始したときはエンジン回転数を通常の回転状態に制御を行うことができる。このように、急激な負荷の軽減時に作業時の平均回転数となるよう制御が可能となるから、違和感を低減すると共に操作性の向上を図ることができる。
【００４１】
また、エンジン回転数が１０００回転以下のような低い回転数の場合、通常、エンジンの始動性を優先させて噴射タイミングを進角させるが、通常運転時における１０００回転以下の有負荷状態では始動時とは燃焼状態が異なるため、噴射タイミングを進角させた状態では逆に燃費が悪化し、エンジントルクが減少して粘りが出ないという難点があった。
【００４２】
このため、コモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したトラクターＴにおいて、エンジンが始動モード以外のとき、エンジン回転数が１０００回転以下で、且つ指示噴射量が一定値以上のときは、噴射タイミングを遅角させるよう制御可能に構成させることにより、図１２のフローチャートに示す如く、エンジンの状態確認により始動モードではないときに、エンジン回転数が１０００回転以下を確認した状態で、且つ指示噴射量が一定値以上を確認したときは、メイン噴射タイミングを遅角させる。このように、トップ発進やスロー耕耘時等の低回転使用時に回転低下した際に、噴射タイミングを遅角させることで燃費が良好となり、エンジントルクが増大してそれ以上の回転低下を抑止することができる。
【００４３】
また、エンジン回転数が１０００回転以下のような低い回転数の場合、通常、エンジンの始動性を優先させて噴射パターン、例えば火付きの良いパイロット噴射を行ったりするが、一度エンジンが運転状態となり負荷等によって回転数が低下した際には、スモークが発生し易く、このスモークを制御するにはパイロット噴射では不向きであった。
【００４４】
このため、コモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したトラクターＴにおいて、エンジンが始動モード以外のとき、エンジン回転数が９００回転以下で、且つ指示噴射量が一定値以上のときは、噴射パターンをパイロット噴射からアフター噴射に切り替え可能に構成させることにより、図１３のフローチャートに示す如く、エンジンの状態確認により始動モードではないときに、エンジン回転数が９００回転以下を確認した状態で、且つ指示噴射量が一定値以上を確認したときは、パイロット噴射をＯＦＦすることによりアフター噴射をＯＮすることができる。
【００４５】
このアフター噴射については、従来、コモンレールエンジンではノズル耐久性の面から１サイクル当たりの噴射回数が２〜３回等に制限されるため、ＥＣＵマップ上でアフター噴射が設定されていても、パイロット噴射が設定されているときは通常ではパイロット噴射が優先されアフター噴射が行われないため、前記の如く、パイロット噴射をＯＦＦするだけで予め設定しておいたアフター噴射がＯＮされることになる。このように、トップ発進やスロー耕耘時等の低回転使用時に回転低下した際に、パイロット噴射からスモーク抑制に効果があるアフター噴射に切り替えることで、スモークの発生量を大幅に減らすことができる。
【００４６】
また、コモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したトラクターＴにおいて、アクセル開度１００％が２秒以上継続したときは、アフター噴射量を略全量とし、それ以外のときはアフター噴射量を６０％程度とするよう構成させることにより、図１４のフローチャートに示す如く、アフター噴射量を６０％程度とする通常作業時に、アクセル開度の確認により開度１００％が２秒以上継続したときは、アフター噴射量を略全量とする。
【００４７】
このようなアフター噴射を行うことによりスモークを抑制する効果があると共に、アフター噴射量を更に増量することで１サイクルにおいて噴射量を分散させた形となり、結果として噴射期間が延びたのと同じような効果でＮｏｘが低減される。このように、作業時等の如き回転変動が少ないときにはアフター噴射量を多めでＮｏｘ低減を重視し、路上走行の如きスモークが発生し易い状況ではアフター噴射量を減らしスモーク抑制を重視するといったように、目的別に仕分けすることで排ガスをよりクリーンにすることができる。
【００４８】
また、図１５の線図に示す如く、エンジンの燃料噴射において、常温時はトルクリミット（噴射量制限）が掛かり難くなるため、アクセルフィルターを効かせてトルクリミットと併用させることでスモークを抑制することができるが、低温時はエンジンフリクションの増加や燃料が冷えている等の原因により、アクセル０％時の指示噴射量が高くなるため、トルクリミットが掛かり易くなりアクセルフィルターを掛けなくてもスモークは抑制される。しかし、このような場合に、アクセルを踏み込むとトルクリミットと共にアクセルフィルターが加わり更にアクセルレスポンスが悪化するという難点があった。
【００４９】
そこで、コモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したトラクターＴにおいて、水温の高低に応じて設定するアクセルフィルター係数ｋを、図１６の線図に示す如く、０度Ｃ以下のときは係数を０（補正なし）とし、６０度Ｃ以上のときは係数を１とし、０〜６０度Ｃのときは０〜１を直線的に結んだ係数とした構成とすることにより、図１７のフローチャートに示す如く、エンジン始動時において水温を監視し、この水温の状態によってアクセルフィルター係数ｋを決定して変更を行わせる。このように、低温時にはトルクリミットによる噴射量制限自体がアクセルフィルターの役目を果たすため、アクセルフィルターを減量又は解除することによりアクセルレスポンスを向上できると共に、常温時はアクセルフィルターが掛かるためスモークを抑制することができる。
【００５０】
また、コンバインの旋回時における回転制御において、ＣＡＮ通信によりアクセル開度を支持することで、アイソクロナス制御によりエンジン回転数を制御するものは見当らない。
【００５１】
そこで、コモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したコンバインにおいて、作業時は全回転域をアイソクロナス制御により回転制御を行うと共に、籾排出時や旋回時はＣＡＮ通信によりアクセル開度を変更してエンジン回転数を変更する構成で、負荷率情報により車速を制御することによってエンジン回転数を一定に保持することが可能となる。
【００５２】
このような構成により、図１８のフローチャートに示す如く、全回転域でアイソクロナス制御を行っているときに、ＣＡＮメッセージにて送信を行い、図１９の線図に示す如く、ＣＡＮによるアクセル開度の変更を行うと共に、負荷率の確認により車速の制御を行い、エンジン回転数を一定に保持することができる。この変更の完了をＣＡＮメッセージにて返信を行う。このように、全域アイソクロナス制御にてＣＡＮ通信によりエンジン回転数を制御すると共に、負荷率情報により車速を一定に保持することで、エンジン回転数を一定に保持することができる。
【００５３】
また、ＥＧＲシステムを有するエンジンにおいて、エンジンの運転状態が急変した場合、最適なＥＧＲの駆動状態になるまでにタイムラグを生じる。このタイムラグによる課題の一つとして、一時的に吸気量不足となり黒煙を排出したり出力が低下する現象がある。
【００５４】
そこで、電子制御ＥＧＲを有するコモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したトラクターＴやコンバイン等の農作業機において、図２０に示す如く、該エンジンＥのシリンダヘッド５排気側に接続した排気マニホールド２４と、ターボ過給器２５の排気タービン側２５ａとを排気経路２６により接続すると共に、ターボ過給機２５のコンプレッサ２５ｂ側と吸気マニホールド２３とをインタークーラ２７を経て吸気経路２８により接続し、排気経路２６の途中と吸気経路２８の途中とをＥＧＲ経路４０によって接続して配設させる。
【００５５】
該排気経路２６にＥＧＲ経路４０を接続するＥＧＲガス導入側にＥＧＲ率調整用のＥＧＲバルブ４１を配置し、このＥＧＲバルブ４１をＥＣＵ１８によって電気制御可能に接続して構成させる。
【００５６】
このような構成により、耕耘作業の開始，刈取作業の開始，旋回動作等によりエンジン負荷が大きく増加側に変化する車両挙動を、位置センサ，加速度センサ，車載カメラの映像等によって予見検出することにより、検出した信号をトリガーとしてＥＧＲ率が低下する側にＥＧＲバルブ４１を自律的に事前制御を行わせることができる。
【００５７】
このＥＧＲ率の自律的な事前制御により、全負荷作業中に負荷が大きくなり急激なエンジン回転数の低下が発生した場合においても、図２１（ａ）の線図に示す如く、従来のタイムラグが大きく黒煙排出の多いＥＧＲ制御状態から、図２１（ｂ）の線図に示す如く、最適なＥＧＲ制御状態になるまでのタイムラグを低減することができるから、一時的な吸気量不足をカバーして黒煙排出や出力低下を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
トラクターやコンバイン等の農作業機を始め一般車両にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】高トルクマップと低トルクマップの領域に各々配置した作業モードを切り替えるモード切替スイッチの状態を示す平面図。
【図２】高トルクマップと低トルクマップにおける各トルクとエンジン回転数の関係を示す線図。
【図３】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４】コモンレール式ディーゼルエンジンにおける全体構成を示す側面図。
【図５】トラクターにおける全体構成を示す側面図。
【図６】負荷率によってトルクマップを計算し最適マップへの切り替えを行う手順を示すフローチャート。
【図７】低トルクマップによる作業時に負荷率が一定値以上になったとき自動的に高トルクマップへの切り替えを行う手順を示すフローチャート。
【図８】初期設定値をＣＡＮ通信により送信しアクセル開度，回転制御方法，トルクカーブ等の変更を行う手順を示すフローチャート。
【図９】高・低のトルクマップにおけるトルクとエンジン回転数の関係においてアクセル開度によるアイソクロナス制御とドループ制御の状態を示す線図。
【図１０】作業状態の確認により平均のエンジン回転数を算出し急激に負荷が軽減したとき作業時の平均回転数となる制御を行う手順を示すフローチャート。
【図１１】作業時の平均回転数から急激に負荷が軽減したときにおける従来の回転上昇状態に対する本提案の回転制御状態を示す線図。
【図１２】始動モード以外のときエンジン回転数が１０００回転以下で且つ指示噴射量が一定値以上のときは噴射タイミングを遅角させる手順を示すフローチャート。
【図１３】始動モード以外のときエンジン回転数が９００回転以下で且つ指示噴射量が一定値以上のときはパイロット噴射のＯＦＦによりアフター噴射をＯＮする手順を示すフローチャート。
【図１４】通常作業時にアクセル開度１００％が２秒以上継続したときはアフター噴射量を６０％程度から略全量とする手順を示すフローチャート。
【図１５】常温時に対し低温時の方がトルクリミットが掛かり易くなる状態を示す線図。
【図１６】水温の高低に応じてアクセルフィルター係数を設定する状態を示す線図。
【図１７】水温の状態によってアクセルフィルター係数を決定して変更を行う手順を示すフローチャート。
【図１８】コンバインにてアイソクロナス制御時にＣＡＮ通信によりアクセル開度を変更して負荷率を確認し車速の制御を行う手順を示すフローチャート。
【図１９】トルクとエンジン回転数の関係においてアクセル開度の状態を示す線図。
【図２０】ディーゼルエンジンの吸気経路と排気経路とを接続するＥＧＲ経路にＥＧＲバルブを配置した状態を示す概略図。
【図２１】（ａ）全負荷作業中に負荷が大きくなり急激なエンジン回転数の低下が発生した場合における従来のＥＧＲ制御状態を示す線図。
【００６０】
（ｂ）全負荷作業中に負荷が大きくなり急激なエンジン回転数の低下が発生した場合における本提案のＥＧＲ制御状態を示す線図。
【符号の説明】
【００６１】
１ モード切替スイッチ
１ａ ４ＷＤ作業モード
１ｂ 前輪増速旋回モード
１ｃ 重耕耘作業モード
１ｄ 通常耕耘作業モード
１ｅ ローダーモード
１ｆ 走行モード
Ａ 高トルクマップ
Ｂ 低トルクマップ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トラクターの作業モード切替装置に関し、コモンレール式ディーゼルエンジンを搭載したトラクターにおいて、トルクマップにより仕分けされた作業モードを作業内容によって切り替えるもの等の分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子ガバナ制御式の舶用内燃機関は公知となっているが、この場合の最大トルク制御方式としては、内燃機関の破損を回避するため、各回転数において得られる最大トルクは、内燃機関の許容最大トルクよりも低く抑えたトルクとなるように設定して、電子ガバナの燃料噴射量設定用ラック位置を制御しているが、このように最大トルクが抑えられている状態では、回転数の低減量が大きくなり船速が大幅に落ちるため、出漁の際や漁獲後の水揚げ位置までのいち早い到着が要求される漁船にとっては致命的な問題である。
【０００３】
そこで、電子ガバナ制御式内燃機関における機関回転数に対する最大ラック位置の設定マップに関し、機関許容最大トルクよりも制限トルクを低く抑えるように最大ラック位置を設定した標準マップと、機関許容最大トルクを得られるように最大ラック位置を設定した特殊マップの二つのマップを記録し、任意にマップを切り替え可能とすると共に、特殊マップによる内燃機関の制御時間を限定し、且つ、標準マップによる内燃機関制御に戻してから一定時間は特殊マップへの切り替えを不能とするもの等が開示されている。
（例えば、特許文献１参照）
また、一般に、作業機用エンジンは過負荷状態、低負荷・無負荷状態で運転されることが多く、外的に掛かる負荷の変動が大きく、過負荷状態から無負荷状態に瞬時に移行したり、逆に無負荷状態から過負荷状態へ移行したりすることが作業中頻繁に起きる。例えば、農作業機としての耕耘機用エンジンでは、ロータリー装置により耕耘状態から非耕耘状態となったときは、定格負荷，定格回転数の状態から一瞬のうちに無負荷状態になり、逆に、ロータリー装置が空転している状態から一気に耕耘状態となったときは、負荷が急激に増加し、時として過負荷状態となるので、その増加に対応して燃料噴射量を調整しないとエンストを起こしてしまう恐れがある。
【０００４】
そこで、エンジンの運転状態が中負荷・高負荷であるか、低負荷・無負荷の何れであるか判別する負荷状態判別部と、負荷状態判別部が中負荷・高負荷であると判別したことに応答して中負荷・高負荷マップに基づいて空燃比によるフィードバック制御を行うフィードバック制御部と、負荷状態判別部が低負荷・無負荷であると判別したことに応答して、フィードバック制御を解除して燃料の多い側の目標空燃比を設定した低負荷・無負荷マップに基づいてオープン制御により噴射量の設定を行うオープン制御手段とを有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】特開平１１−２７０３５９号公報
【特許文献２】特開２０００−２７４２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記の如く、電子ガバナ制御式内燃機関において、機関許容最大トルクよりも制限トルクを低く抑えるように最大ラック位置を設定した標準マップと、機関許容最大トルクを得られるように最大ラック位置を設定した特殊マップの二つのマップによりエンジンの運転制御を行うもの、並びに、耕耘機用エンジンにおいて、運転状態が中負荷・高負荷であると判別したことに応答して中負荷・高負荷マップに基づいた空燃比による制御と、低負荷・無負荷であると判別したことに応答して低負荷・無負荷マップに基づいた燃料の多い側の空燃比による制御とによりエンジンの運転制御を行うものでは、何れも低トルクと高トルクの二つのマップによるトルクモードを切り替えて運転を行うことは可能であるが、この二つのマップによるトルクモードのみでは、作業の種類が多岐に亘っている農作業機用のエンジンとしては、各種の作業モードに対するトルク適応性が不充分であり、良好な作業性能に支障を来す恐れがあった。
【０００６】
そこで本発明は、農作業機用のエンジンとして、各種の作業モードに対してトルク適応性を充分発揮できるよう改良することにより、良好な作業性能を得られるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、コモンレール式ディーゼルエンジンを搭載したトラクターにおいて、高負荷対応の高トルクマップ（Ａ）を使用する複数の作業モードと、通常負荷対応の低トルクマップ（Ｂ）を使用する複数の作業モードとを作業内容に応じて切り替え可能に割り付けたモード切替スイッチ（１）を設けたことを特徴とするトラクタの構成とする。
【０００８】
このような構成により、トラクターの適宜位置に配置した、高トルクマップ（Ａ）による複数の作業モードと低トルクマップ（Ｂ）による複数の作業モードとを割り付けしているモード切替スイッチ（１）を、負荷率が大きい高負荷時の作業モードに対しては高トルクマップ（Ａ）側に、通常負荷時の作業モードに対しては噴射タイミングを進角させた低燃費による低トルクマップ（Ｂ）側に、各々作業内容に応じて切り替えることにより、高トルクマップ（Ａ）又は低トルクマップ（Ｂ）による最適の作業モードを選択することができる。
【０００９】
請求項２の発明は、耕耘作業を行う作業モード時において、前記高トルクマップ（Ａ）と低トルクマップ（Ｂ）とをそれぞれ作業内容に応じて切り替え可能に設けたことを特徴とする請求項１記載のトラクタの構成とする。
【００１０】
このような構成により、トラクターにおける耕耘作業時に、負荷率が大きい作業負荷時には高トルクマップ（Ａ）側に、通常の作業負荷時には噴射タイミングを進角させた低燃費による低トルクマップ（Ｂ）側に、各々作業内容に応じて切り替えることにより、耕耘作業を作業負荷に影響されることなく行わせることができる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明では、上記作用の如く、トラクターの適宜位置に配置したモード切替スイッチ（１）を、負荷率が大きい高負荷時の複数の作業モードに対しては高トルクマップ（Ａ）側に、通常負荷時の複数の作業モードに対しては噴射タイミングを進角させた低燃費による低トルクマップ（Ｂ）側に、各々作業内容に応じて切り替えることにより、高トルクマップ（Ａ）又は低トルクマップ（Ｂ）による最適の作業モードを選択することができるから、従来の如く、低トルクモードにおいて負荷率が大きくなったとき、回転数が低下し作業性能に支障を生じると共に燃費性能も悪くなるということがなく、各種の作業モードに対する優れたトルク適応性により良好な作業性能と燃費性能を得ることができる。
【００１２】
請求項２の発明では、上記作用の如く、トラクターにおける耕耘作業時に、負荷率が大きい高負荷対応の高トルクマップ（Ａ）と、通常負荷対応の噴射タイミングを進角させた低燃費による低トルクマップ（Ｂ）側に、各々作業内容に応じて切り替えることができるから、従来の如く、低トルクモードにおいて負荷率が大きくなったとき、回転数が低下し作業性能に支障を生じると共に燃費性能も悪くなるということがなく、耕耘作業を作業負荷に影響されず良好な燃費性能により行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
コモンレール式ディーゼルエンジンを搭載したトラクターにおいて、高負荷対応の高トルクマップＡを使用する複数の作業モードと、通常負荷対応の低トルクマップＢを使用する複数の作業モードとを作業内容に応じて切り替え可能に割り付けたモード切替スイッチ１を設ける。また、前記コモンレール式ディーゼルエンジンを搭載したトラクターにおいて、耕耘作業を行う作業モード時に高トルクマップＡと低トルクマップＢとを作業内容に応じて切り替え可能に設ける。
【００１４】
以下に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
コモンレール式ディーゼルエンジンＥについて、図３のシステム図によりその概要を示す如く、コモンレール式（蓄圧式燃料噴射方式）とは、各気筒への燃料噴射を要求圧力に調整して供給するコモンレール１０（蓄圧室）を介して行うものである。
【００１５】
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で駆動される高圧ポンプ１３に吸入され、この高圧ポンプ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に導かれ蓄えられる。
【００１６】
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ー１７に供給され、エンジンコントロールユニット１８（以後ＥＣＵという）からの指令に基づき、各気筒毎にインジェクター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、各インジェクター１７での余剰燃料（リターン燃料）は各燃料戻し管１９により共通の燃料戻し通路２０へ導かれ、この燃料戻し通路２０によって燃料タンク１１へ戻される。
【００１７】
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、高圧ポンプ１３から燃料タンク１１への余剰燃料の燃料戻し通路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。
【００１８】
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。
【００１９】
農作業機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、回転数の変動で出力も変動するドループ制御と、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、アイソクロナス制御が負荷限界近くになると回転数を上昇させ出力を上げる重負荷制御とによる三種類の制御モードを設定している。
【００２０】
ドループ制御は、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。
【００２１】
アイソクロナス制御は、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。
【００２２】
重負荷制御は、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。
【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】
コモンレール式ディーゼルエンジンＥは、図４の全体構成に示す如く、クランク軸３を軸支したシリンダブロック４の上部にシリンダヘッド５を、下部にオイルパン６を配設すると共に、前部にギヤトレーンを内装したギヤケース７と冷却ファン８を、後部にフライホイル９を配設させる。
【００２６】
該シリンダヘッド５の吸気側に吸気マニホールド２３を接続し、その下方側近傍位置に前記コモンレール１０を装着配置すると共に、その下方側にはギヤケース７により駆動される前記高圧ポンプ１３を配置して設け、シリンダヘッド５の上面に前記インジェクター１７を嵌着配設して構成させる。
【００２７】
コモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したトラクターＴは、図５の全体構成に示す如く、機体の前後部に前輪３１と後輪３２を備え、機体の前部に搭載したエンジンＥの回転動力をトランスミッションケース３０の変速装置によって適宜変速して、これら前輪３１と後輪３２に伝えるように構成している。
【００２８】
機体中央であってキャビン３３内のハンドルポスト３４にはステアリングハンドル３５が支持され、その後方にはシート３６が設けられており、該ハンドル３５の下方には、機体の進行方向を前後方向に切り替える前後進レバー３７が設けられている。この前後進レバー３７を前側に移動させると機体は前進し、後方へ移動させると後進する構成である。ロータリ装置３８は機体後方にリンク３９で連結構成されている。
【００２９】
該ハンドルポスト３４の上部に位置するパネル２９に、図１及び図２に示す如く、負荷率が大きい高負荷時に対応させる高トルクマップＡの領域に、４ＷＤ駆動時における４ＷＤ作業モード１ａ，旋回時のみ前輪３１を駆動する前輪増速旋回モード１ｂ，高負荷時における重耕耘作業モード１ｃ等と、通常負荷時に対応させる噴射タイミングを進角させた低燃費による低トルクマップＢの領域に、通常負荷時における通常耕耘作業モード１ｄ，ローダー作業を行うローダーモード１ｅ，通常走行を行う走行モード１ｆ等とを割り付けしたモード切替スイッチ１を配置して構成している。
【００３０】
このような構成により、パネル２９に位置しているモード切替スイッチ１により、作業内容に応じて、高トルクマップＡの領域に配置している４ＷＤ作業モード１ａ，前輪増速旋回モード１ｂ，重耕耘作業モード１ｃ等を適時切り替えて高負荷時の作業モードに対応させると共に、低トルクマップＢの領域に配置している通常耕耘作業モード１ｄ，ローダーモード１ｅ，走行モード１ｆ等を適時切り替えて通常負荷時の作業モードに対応させることにより、高トルクマップＡ又は低トルクマップＢによる最適の作業モードを選択することができるから、従来の如く、低トルクモードにおいて負荷率が大きくなったとき、回転数が低下し作業性能に支障を生じると共に燃費性能も悪くなるということがなく、優れたトルク適応性を充分発揮して良好な作業性能と燃費性能を得ることができる。
【００３１】
また、高トルクと低トルクの二つのマップを選択切り替えすることにより作業モードに対応させるシステムを有するもので、負荷率によって二つのマップから作業に適したマップを計算し、この計算したマップにより制御を行うもの等は見当たらない。
【００３２】
そこで、コモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したトラクターＴにおいて、前記の如き、高トルクマップＡと低トルクマップＢによる二つのトルクモードを選択切り替えすることにより作業モードに対応させるシステムを有するもので、耕耘深さ等の負荷率情報によって作業に適した目標のトルクマップ計算を可能に構成させることにより、図６のフローチャートに示す如く、負荷率情報によって作業に適した目標のトルクマップを計算し、この計算によってマップの変更が必要なときは、二つのマップから作業に適した最適マップへの選択切り替えを行い、この最適マップにより制御を行うことにより、作業時の低燃費性及びトルクマップの計算による効率化を図ることができる。
【００３３】
また、高トルクと低トルクの二つのマップを選択切り替えすることにより作業モードに対応させるシステムを有するもので、低トルクのトルクモードでは負荷率が高くなることにより回転数の低下等を生じ燃費性能に難点があった。
【００３４】
そこで、コモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したトラクターＴにおいて、前記の如き、高トルクマップＡと低トルクマップＢによる二つのトルクモードを選択切り替えすることにより作業モードに対応させるシステムを有するもので、負荷率が一定値以上のときは自動的に高トルクマップＡによるトルクモードに切り替え可能に構成させることにより、図７のフローチャートに示す如く、通常の作業では低燃費モードによる低トルクマップＢにて作業を行うが、負荷率情報によって負荷率が一定値以上になると自動的に高トルクマップＡに切り替え、作業時の燃費を向上させる制御を行うことにより、作業時の低燃費性及びトルクマップの自動切り替えによる効率化を図ることができる。
【００３５】
また、高トルクと低トルクの二つのマップを選択切り替えすることにより作業モードに対応させるシステムを有するもので、ＣＡＮ通信により回転制御方法（ドループ制御，アイソクロナス制御）やトルクカーブを選択できるものは見当たらない。
【００３６】
そこで、コモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したトラクターＴにおいて、前記の如き、高トルクマップＡと低トルクマップＢによる二つのトルクモードを選択切り替えすることにより作業モードに対応させるシステムを有するもので、作業時はアイソクロナス制御にてエンジン回転数の制御を行い、旋回時や後退時等でエンジン回転数を変更する場合は、ＣＡＮ通信によりドループ制御に切り替えると共に、アクセル開度指示によりエンジン回転数を制御可能に構成させる。
【００３７】
このような構成により、図８のフローチャートに示す如く、初期設定値をＣＡＮメッセージにて送信を行い、ＣＡＮによる変更が承認されたときは、図９の線図に示す如く、アクセル開度，回転制御方法，トルクカーブ等の変更を行うと共に、この変更の完了をＣＡＮメッセージにて返信を行う。このように、ＣＡＮ通信によりエンジン回転数，回転制御方法（ドループ制御，アイソクロナス制御），トルクカーブ等が選択可能であるから、作業モードによって適切な制御方法によりエンジンを制御することができる。
【００３８】
また、トラクターの旋回時等において急に負荷が軽くなったような場合、エンジン回転数が無負荷最高回転数まで上昇することにより高速旋回となるため、違和感と共に操作性が阻害されるものであった。
【００３９】
このため、コモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したトラクターＴにおいて、作業状態の判別確認により平均のエンジン回転数の算出を行い、旋回時等にロータリ装置３８の上昇を検出したときは、急激な負荷の軽減により無負荷最高回転数まで上昇しようとするエンジン回転数を作業時の平均回転数となるよう制御可能に構成させる。
【００４０】
このような構成により、図１０のフローチャート及び図１１の線図に示す如く、作業状態の判別確認により平均のエンジン回転数の算出を行い、旋回時等にロータリ装置３８の上昇を検出したときは、急激な負荷の軽減により無負荷最高回転数まで上昇しようとするエンジン回転数を、回転数の変動で出力も変動するドループ制御又は自動アクセル制御でないときには、作業時の平均回転数となるよう制御が可能になると共に、再び作業を開始したときはエンジン回転数を通常の回転状態に制御を行うことができる。このように、急激な負荷の軽減時に作業時の平均回転数となるよう制御が可能となるから、違和感を低減すると共に操作性の向上を図ることができる。
【００４１】
また、エンジン回転数が１０００回転以下のような低い回転数の場合、通常、エンジンの始動性を優先させて噴射タイミングを進角させるが、通常運転時における１０００回転以下の有負荷状態では始動時とは燃焼状態が異なるため、噴射タイミングを進角させた状態では逆に燃費が悪化し、エンジントルクが減少して粘りが出ないという難点があった。
【００４２】
このため、コモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したトラクターＴにおいて、エンジンが始動モード以外のとき、エンジン回転数が１０００回転以下で、且つ指示噴射量が一定値以上のときは、噴射タイミングを遅角させるよう制御可能に構成させることにより、図１２のフローチャートに示す如く、エンジンの状態確認により始動モードではないときに、エンジン回転数が１０００回転以下を確認した状態で、且つ指示噴射量が一定値以上を確認したときは、メイン噴射タイミングを遅角させる。このように、トップ発進やスロー耕耘時等の低回転使用時に回転低下した際に、噴射タイミングを遅角させることで燃費が良好となり、エンジントルクが増大してそれ以上の回転低下を抑止することができる。
【００４３】
また、エンジン回転数が１０００回転以下のような低い回転数の場合、通常、エンジンの始動性を優先させて噴射パターン、例えば火付きの良いパイロット噴射を行ったりするが、一度エンジンが運転状態となり負荷等によって回転数が低下した際には、スモークが発生し易く、このスモークを制御するにはパイロット噴射では不向きであった。
【００４４】
このため、コモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したトラクターＴにおいて、エンジンが始動モード以外のとき、エンジン回転数が９００回転以下で、且つ指示噴射量が一定値以上のときは、噴射パターンをパイロット噴射からアフター噴射に切り替え可能に構成させることにより、図１３のフローチャートに示す如く、エンジンの状態確認により始動モードではないときに、エンジン回転数が９００回転以下を確認した状態で、且つ指示噴射量が一定値以上を確認したときは、パイロット噴射をＯＦＦすることによりアフター噴射をＯＮすることができる。
【００４５】
このアフター噴射については、従来、コモンレールエンジンではノズル耐久性の面から１サイクル当たりの噴射回数が２〜３回等に制限されるため、ＥＣＵマップ上でアフター噴射が設定されていても、パイロット噴射が設定されているときは通常ではパイロット噴射が優先されアフター噴射が行われないため、前記の如く、パイロット噴射をＯＦＦするだけで予め設定しておいたアフター噴射がＯＮされることになる。このように、トップ発進やスロー耕耘時等の低回転使用時に回転低下した際に、パイロット噴射からスモーク抑制に効果があるアフター噴射に切り替えることで、スモークの発生量を大幅に減らすことができる。
【００４６】
また、コモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したトラクターＴにおいて、アクセル開度１００％が２秒以上継続したときは、アフター噴射量を略全量とし、それ以外のときはアフター噴射量を６０％程度とするよう構成させることにより、図１４のフローチャートに示す如く、アフター噴射量を６０％程度とする通常作業時に、アクセル開度の確認により開度１００％が２秒以上継続したときは、アフター噴射量を略全量とする。
【００４７】
このようなアフター噴射を行うことによりスモークを抑制する効果があると共に、アフター噴射量を更に増量することで１サイクルにおいて噴射量を分散させた形となり、結果として噴射期間が延びたのと同じような効果でＮｏｘが低減される。このように、作業時等の如き回転変動が少ないときにはアフター噴射量を多めでＮｏｘ低減を重視し、路上走行の如きスモークが発生し易い状況ではアフター噴射量を減らしスモーク抑制を重視するといったように、目的別に仕分けすることで排ガスをよりクリーンにすることができる。
【００４８】
また、図１５の線図に示す如く、エンジンの燃料噴射において、常温時はトルクリミット（噴射量制限）が掛かり難くなるため、アクセルフィルターを効かせてトルクリミットと併用させることでスモークを抑制することができるが、低温時はエンジンフリクションの増加や燃料が冷えている等の原因により、アクセル０％時の指示噴射量が高くなるため、トルクリミットが掛かり易くなりアクセルフィルターを掛けなくてもスモークは抑制される。しかし、このような場合に、アクセルを踏み込むとトルクリミットと共にアクセルフィルターが加わり更にアクセルレスポンスが悪化するという難点があった。
【００４９】
そこで、コモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したトラクターＴにおいて、水温の高低に応じて設定するアクセルフィルター係数ｋを、図１６の線図に示す如く、０度Ｃ以下のときは係数を０（補正なし）とし、６０度Ｃ以上のときは係数を１とし、０〜６０度Ｃのときは０〜１を直線的に結んだ係数とした構成とすることにより、図１７のフローチャートに示す如く、エンジン始動時において水温を監視し、この水温の状態によってアクセルフィルター係数ｋを決定して変更を行わせる。このように、低温時にはトルクリミットによる噴射量制限自体がアクセルフィルターの役目を果たすため、アクセルフィルターを減量又は解除することによりアクセルレスポンスを向上できると共に、常温時はアクセルフィルターが掛かるためスモークを抑制することができる。
【００５０】
また、コンバインの旋回時における回転制御において、ＣＡＮ通信によりアクセル開度を支持することで、アイソクロナス制御によりエンジン回転数を制御するものは見当らない。
【００５１】
そこで、コモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したコンバインにおいて、作業時は全回転域をアイソクロナス制御により回転制御を行うと共に、籾排出時や旋回時はＣＡＮ通信によりアクセル開度を変更してエンジン回転数を変更する構成で、負荷率情報により車速を制御することによってエンジン回転数を一定に保持することが可能となる。
【００５２】
このような構成により、図１８のフローチャートに示す如く、全回転域でアイソクロナス制御を行っているときに、ＣＡＮメッセージにて送信を行い、図１９の線図に示す如く、ＣＡＮによるアクセル開度の変更を行うと共に、負荷率の確認により車速の制御を行い、エンジン回転数を一定に保持することができる。この変更の完了をＣＡＮメッセージにて返信を行う。このように、全域アイソクロナス制御にてＣＡＮ通信によりエンジン回転数を制御すると共に、負荷率情報により車速を一定に保持することで、エンジン回転数を一定に保持することができる。
【００５３】
また、ＥＧＲシステムを有するエンジンにおいて、エンジンの運転状態が急変した場合、最適なＥＧＲの駆動状態になるまでにタイムラグを生じる。このタイムラグによる課題の一つとして、一時的に吸気量不足となり黒煙を排出したり出力が低下する現象がある。
【００５４】
そこで、電子制御ＥＧＲを有するコモンレール式ディーゼルエンジンＥを搭載したトラクターＴやコンバイン等の農作業機において、図２０に示す如く、該エンジンＥのシリンダヘッド５排気側に接続した排気マニホールド２４と、ターボ過給器２５の排気タービン側２５ａとを排気経路２６により接続すると共に、ターボ過給機２５のコンプレッサ２５ｂ側と吸気マニホールド２３とをインタークーラ２７を経て吸気経路２８により接続し、排気経路２６の途中と吸気経路２８の途中とをＥＧＲ経路４０によって接続して配設させる。
【００５５】
該排気経路２６にＥＧＲ経路４０を接続するＥＧＲガス導入側にＥＧＲ率調整用のＥＧＲバルブ４１を配置し、このＥＧＲバルブ４１をＥＣＵ１８によって電気制御可能に接続して構成させる。
【００５６】
このような構成により、耕耘作業の開始，刈取作業の開始，旋回動作等によりエンジン負荷が大きく増加側に変化する車両挙動を、位置センサ，加速度センサ，車載カメラの映像等によって予見検出することにより、検出した信号をトリガーとしてＥＧＲ率が低下する側にＥＧＲバルブ４１を自律的に事前制御を行わせることができる。
【００５７】
このＥＧＲ率の自律的な事前制御により、全負荷作業中に負荷が大きくなり急激なエンジン回転数の低下が発生した場合においても、図２１（ａ）の線図に示す如く、従来のタイムラグが大きく黒煙排出の多いＥＧＲ制御状態から、図２１（ｂ）の線図に示す如く、最適なＥＧＲ制御状態になるまでのタイムラグを低減することができるから、一時的な吸気量不足をカバーして黒煙排出や出力低下を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
トラクターやコンバイン等の農作業機を始め一般車両にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】高トルクマップと低トルクマップの領域に各々配置した作業モードを切り替えるモード切替スイッチの状態を示す平面図。
【図２】高トルクマップと低トルクマップにおける各トルクとエンジン回転数の関係を示す線図。
【図３】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４】コモンレール式ディーゼルエンジンにおける全体構成を示す側面図。
【図５】トラクターにおける全体構成を示す側面図。
【図６】負荷率によってトルクマップを計算し最適マップへの切り替えを行う手順を示すフローチャート。
【図７】低トルクマップによる作業時に負荷率が一定値以上になったとき自動的に高トルクマップへの切り替えを行う手順を示すフローチャート。
【図８】初期設定値をＣＡＮ通信により送信しアクセル開度，回転制御方法，トルクカーブ等の変更を行う手順を示すフローチャート。
【図９】高・低のトルクマップにおけるトルクとエンジン回転数の関係においてアクセル開度によるアイソクロナス制御とドループ制御の状態を示す線図。
【図１０】作業状態の確認により平均のエンジン回転数を算出し急激に負荷が軽減したとき作業時の平均回転数となる制御を行う手順を示すフローチャート。
【図１１】作業時の平均回転数から急激に負荷が軽減したときにおける従来の回転上昇状態に対する本提案の回転制御状態を示す線図。
【図１２】始動モード以外のときエンジン回転数が１０００回転以下で且つ指示噴射量が一定値以上のときは噴射タイミングを遅角させる手順を示すフローチャート。
【図１３】始動モード以外のときエンジン回転数が９００回転以下で且つ指示噴射量が一定値以上のときはパイロット噴射のＯＦＦによりアフター噴射をＯＮする手順を示すフローチャート。
【図１４】通常作業時にアクセル開度１００％が２秒以上継続したときはアフター噴射量を６０％程度から略全量とする手順を示すフローチャート。
【図１５】常温時に対し低温時の方がトルクリミットが掛かり易くなる状態を示す線図。
【図１６】水温の高低に応じてアクセルフィルター係数を設定する状態を示す線図。
【図１７】水温の状態によってアクセルフィルター係数を決定して変更を行う手順を示すフローチャート。
【図１８】コンバインにてアイソクロナス制御時にＣＡＮ通信によりアクセル開度を変更して負荷率を確認し車速の制御を行う手順を示すフローチャート。
【図１９】トルクとエンジン回転数の関係においてアクセル開度の状態を示す線図。
【図２０】ディーゼルエンジンの吸気経路と排気経路とを接続するＥＧＲ経路にＥＧＲバルブを配置した状態を示す概略図。
【図２１】（ａ）全負荷作業中に負荷が大きくなり急激なエンジン回転数の低下が発生した場合における従来のＥＧＲ制御状態を示す線図。
【００６０】
（ｂ）全負荷作業中に負荷が大きくなり急激なエンジン回転数の低下が発生した場合における本提案のＥＧＲ制御状態を示す線図。
【符号の説明】
【００６１】
１ モード切替スイッチ
１ａ ４ＷＤ作業モード
１ｂ 前輪増速旋回モード
１ｃ 重耕耘作業モード
１ｄ 通常耕耘作業モード
１ｅ ローダーモード
１ｆ 走行モード
Ａ 高トルクマップ
Ｂ 低トルクマップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コモンレール式ディーゼルエンジンを搭載したトラクターにおいて、高負荷対応の高トルクマップ（Ａ）を使用する複数の作業モードと、通常負荷対応の低トルクマップ（Ｂ）を使用する複数の作業モードとを作業内容に応じて切り替え可能に割り付けたモード切替スイッチ（１）を設けたことを特徴とするトラクタ。
【請求項２】
耕耘作業を行う作業モード時において、前記高トルクマップ（Ａ）と低トルクマップ（Ｂ）とをそれぞれ作業内容に応じて切り替え可能に設けたことを特徴とする請求項１記載のトラクタ。
【請求項１】
コモンレール式ディーゼルエンジンを搭載したトラクターにおいて、高負荷対応の高トルクマップ（Ａ）を使用する複数の作業モードと、通常負荷対応の低トルクマップ（Ｂ）を使用する複数の作業モードとを作業内容に応じて切り替え可能に割り付けたモード切替スイッチ（１）を設けたことを特徴とするトラクタ。
【請求項２】
耕耘作業を行う作業モード時において、前記高トルクマップ（Ａ）と低トルクマップ（Ｂ）とをそれぞれ作業内容に応じて切り替え可能に設けたことを特徴とする請求項１記載のトラクタ。
【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１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【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１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１０−５３８０６（Ｐ２０１０−５３８０６Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２０９６８（Ｐ２００８−２２０９６８）
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【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２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【出願人】（００００００１２５）井関農機株式会社 (3,813)
【Ｆターム（参考）】
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