トラクタ
【課題】標準モードと低燃費モードを備えたエンジンにおいて、低燃費モードでのＰＭを抑制する。
【解決手段】コモンレール１を備えたエンジンＥと、該エンジンＥの制御を行うＥＣＵ１００、及び作業機２１を搭載したトラクタにおいて、排気ガスを浄化する後処理装置３７を機体の適宜位置に設け、ＥＣＵ１００内にエンジン回転数とトルクとの関係を示す性能曲線を少なくとも標準モードラインＬ１と低燃費モードラインＬ２とから構成し、該標準モードラインＬ１と低燃費モードラインＬ２との切り換えは燃費モード変更手段３６で行う構成とし、低燃費モードラインＬ２に切り換えるとメイン噴射Ｉの噴射タイミングを進角ＡＤさせるとともにアフター噴射ＡＩの噴射量を増量させるように構成し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１を備えたエンジンＥと、該エンジンＥの制御を行うＥＣＵ１００、及び作業機２１を搭載したトラクタにおいて、排気ガスを浄化する後処理装置３７を機体の適宜位置に設け、ＥＣＵ１００内にエンジン回転数とトルクとの関係を示す性能曲線を少なくとも標準モードラインＬ１と低燃費モードラインＬ２とから構成し、該標準モードラインＬ１と低燃費モードラインＬ２との切り換えは燃費モード変更手段３６で行う構成とし、低燃費モードラインＬ２に切り換えるとメイン噴射Ｉの噴射タイミングを進角ＡＤさせるとともにアフター噴射ＡＩの噴射量を増量させるように構成し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、農業機械であるトラクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から機体に装着している作業機の状態を判定して、エンジンの出力を標準モード又は省エネモードに切り換える構成は公知である（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２３１８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の公知技術は、エンジンの出力を標準モード又は省エネモードに切り換える構成である。しかしながら、省エネモードを選択した場合において、排気ガスを浄化する後処理装置を備えた場合の対策についての記述がない。即ち、省エネモードにすると排気ガス温度が低くなるため、後処理装置内にＰＭが堆積しやすくなり、後処理装置の再生を頻繁に行う必要が発生してしまうという欠点がある。
【０００５】
本発明の課題は、前述のような不具合を解消することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記課題は次の構成によって達成される。
【０００７】
すなわち、請求項１記載の発明では、コモンレール（１）を備えたエンジン（Ｅ）と、該エンジン（Ｅ）の制御を行うＥＣＵ（１００）、及び作業機（２１）を搭載したトラクタにおいて、排気ガスを浄化する後処理装置（３７）を機体の適宜位置に設け、ＥＣＵ（１００）内にエンジン回転数とトルクとの関係を示す性能曲線を少なくとも標準モードライン（Ｌ１）と低燃費モードライン（Ｌ２）とから構成し、該標準モードライン（Ｌ１）と低燃費モードライン（Ｌ２）との切り換えは燃費モード変更手段（３６）で行う構成とし、低燃費モードライン（Ｌ２）に切り換えるとメイン噴射（Ｉ）の噴射タイミングを進角（ＡＤ）させるとともにアフター噴射（ＡＩ）の噴射量を増量させるように構成したことを特徴とするトラクタとしたものである。
【０００８】
低燃費モードライン（Ｌ２）に切り換えるとメイン噴射（Ｉ）の噴射タイミングを進角（ＡＤ）させるとともにアフター噴射（ＡＩ）の噴射量を増量させる。燃焼効率の上昇とともに排気ガス温度が上昇する。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、前記メイン噴射（Ｉ）を始めてからメイン噴射の最大噴射量（Ｑ１）に到達するまでの総時間を（Ｊ１）とし、この総時間（Ｊ１）を前期時間（Ｊ２）と後期時間（Ｊ３）に分割構成し、前期時間（Ｊ２）における単位時間当たりの燃料噴射量の増加率（Ｚ２）を、後期時間（Ｊ３）における単位時間当たりの燃料噴射量の増加率（Ｚ３）に対して少なくするように構成したことを特徴とする請求項１に記載のトラクタとしたものである。
【００１０】
メイン噴射の最大噴射量（Ｑ１）に到達するまでの総時間を（Ｊ１）とし、この総時間（Ｊ１）を前期時間（Ｊ２）と後期時間（Ｊ３）に分割構成する。前期時間（Ｊ２）における単位時間当たりの燃料噴射量の増加率を（Ｚ２）とし、後期時間（Ｊ３）における単位時間当たりの燃料噴射量の増加率を（Ｚ３）とする。そして、Ｚ２＜Ｚ３とすることで、急激な燃焼とならない。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、前記メイン噴射（Ｉ）よりも先にパイロット噴射（Ｐ）を行うように構成したことを特徴とする請求項２に記載のトラクタとしたものである。
【００１２】
メイン噴射（Ｉ）よりも先にパイロット噴射（Ｐ）を行う。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、排気ガスの一部を吸気側に還元するＥＧＲ回路（４１）とＥＧＲバルブ（４２）を構成し、低燃費モードライン（Ｌ２）に切り換えた場合のＥＧＲバルブ（４２）の開度を、標準モードライン（Ｌ１）のときのＥＧＲバルブ（４２）の開度よりも大きくなるように構成したことを特徴とする請求項１から請求項３に記載のトラクタとしたものである。
【００１４】
低燃費モードライン（Ｌ２）に切り換えた場合のＥＧＲバルブ（４２）の開度を、標準モードライン（Ｌ１）のときのＥＧＲバルブ（４２）の開度よりも大きくする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上述のごとく構成したので、請求項１記載の発明においては、排気ガス温度が上昇するので、後処理装置（３７）内でのＰＭの堆積量を少なくできる。
【００１６】
請求項２記載の発明においては、請求項１の効果に加え、急激な燃焼とならないので、ＮＯｘ発正量を抑制可能となる。
【００１７】
請求項３記載の発明においては、請求項２の効果に加え、騒音低減となる。
【００１８】
請求項４記載の発明においては、請求項１から請求項３の効果に加え、排気ガス中のＰＭの発生量が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】蓄圧式燃料噴射装置の全体構成図
【図２】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３】トラクターの左側面図
【図４】トラクターの平面図
【図５】エンジン回転数と出力トルクの関係を示す線図
【図６】吸気から排気の模式図
【図７】標準モードと低燃費モードの噴射タイミング
【図８】エンジン負荷とＰＭ排出量とスワール比の関係図
【図９】エンジン回転数とセンサ信号の関係図
【図１０】後処理装置とバーナの模式図
【図１１】エンジンとモータの配置を示すトラクタの側面図
【図１２】エンジンとモータと後処理装置の配置を示すトラクタの側面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
なお、後述する各実施例は、理解を容易にするために、個別または混在させて図示、あるいは説明しているが、これらは夫々種々組合せ可能であり、これらの説明順序・表現等によって、構成・作用等が限定されるものではなく、また、相乗効果を奏する場合も勿論存在する。
【００２１】
図１は、蓄圧式燃料噴射装置の全体構成図である。蓄圧式燃料噴射装置は、例えば、多気筒ディーゼル機関に適用されるものであるが、ガソリン機関でもよい。そして、蓄圧式燃料噴射装置は、噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレール１と、このコモンレール１に取り付けられる圧力センサ２と、燃料タンク３より汲み上げた燃料を加圧してコモンレール１に圧送する高圧ポンプ４と、コモンレール１に蓄圧された高圧燃料をエンジンＥのシリンダー５内に噴射する燃料噴射ノズル６と、前記高圧ポンプ４と燃料噴射ノズル６等の動作を制御する制御装置（ＥＣＵ）等から構成される。ＥＣＵとは、エンジンコントロールユニットの略称である。
このように、コモンレール１はエンジンＥの各シリンダー５へ燃料を噴射するものであり、燃料供給を要求された圧力とするものである。
前記燃料タンク３内の燃料は吸入通路により燃料フィルタ７を介してエンジンＥで駆動される高圧ポンプ４に吸入され、この高圧ポンプ４によって加圧された高圧燃料は吐出通路８によりコモンレール１に導かれて蓄えられる。
コモンレール１内の高圧燃料は各高圧燃料供給通路９により気筒数分の燃料噴射ノズル６に供給され、ＥＣＵ１００からの指令に基づき、各シリンダーに燃料噴射ノズル６が作動して、高圧燃料がエンジンＥの各シルンダー５室内に噴射供給され、各燃料噴射ノズル６での余剰燃料（リターン燃料）は各リターン通路１０により共通のリターン通路１０へ導かれ、このリターン通路１０によって燃料タンク３へ戻される。
また、コモンレール１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４に圧力制御弁１１が設けられており、この圧力制御弁１１はＥＣＵ１００からのデューティ信号によって、高圧ポンプ４から燃料タンク３への余剰燃料のリターン通路１０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１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。
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、レール圧力センサ２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１１を介してコモンレール圧をフィードバック制御する構成としている。
作業車（農作業機）におけるコモンレール１を有するディーゼルエンジンＥのＥＣＵ１００は、図２に示すように、回転数と出力トルクの関係において走行モードＡと通常作業モードＢ及び重作業モードＣの三種類の制御モードを有する構成としている。
走行モードＡは、エンジン回転数の変動で出力も変動するドループ制御である。農作業を行わず移動走行する場合に使用するものである。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ものである。
通常作業モードＢは、負荷が変動してもエンジン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である。通常の農作業を行う場合に使用するものである。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であり、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ときである。
重作業モードＣは、通常作業モードＢと同様に負荷が変動してもエンジン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加え、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ある。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る。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く、効率の良い作業が可能となる。
これらの作業モードＡ，Ｂ，Ｃは、各作業モードＡ，Ｂ，Ｃを切り替え可能な作業モード切替スイッチの操作、又は農作業車（トラクター、コンバイン、田植機等）の走行変速レバーの変速操作、又は作業クラッチ（トラクターであればロータリであり、コンバインであれば刈取部、脱穀部である）の入り切り操作等によって切り替わるように構成する。
ディーゼルエンジンＥ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Ｅ特有のノック音を低減し、騒音を低減することが可能な構成としている。
このパイロット噴射は、メイン噴射の前に１回又は２回に限定して行われるものであったが、前記コモンレール１の蓄圧式燃料噴射装置を用いることで、エンジンＥ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ようになる。また、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、排ガス中の窒素酸化物の量が減少するようになる。
【００２２】
図３は、前述のようなコモンレール１を有するディーゼルエンジンを搭載したトラクターの側面図を示し、図４はその平面図を示している。平面図においては、図３に示すキャビン１４を省いた状態を示している。
【００２３】
トラクターは、機体の前後部に前輪１２、１２と後輪１３、１３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３５内の変速装置によって適宜減速して、これら前輪１２、１２と後輪１３、１３に伝えるように構成している。
【００２４】
機体中央であってキャビン１４内のハンドルポスト１５にはステアリングハンドル１６が支持され、その後方にはシート１７が設けられている。ステアリングハンドル１６の下方には、機体の進行方向を前後方向に切り換える前後進レバー１８が設けられている。この前後進レバー１８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。
また、ハンドルポスト１５を挟んで前後進レバー１８の反対側にはエンジン回転数を調節するアクセルレバー２５が設けられ、またステップフロア１９の右コーナー部には、同様にエンジン回転数を調節するアクセルペダル２３と、左右の後輪１３、１３にブレーキを作動させる左右のブレーキペダル２４Ｌ、２４Ｒが設けられている。ステップフロア１９の左コーナー部にはクラッチペダル２０が設けられている構成である。
【００２５】
また、主変速レバー２６はシート１７の左前方部にあり、低速、中速、高速及び中立のいずれかの位置を選択できる副変速レバー２７はその後方にあり、さらにその右側にＰＴＯ変速レバー２８を設けている。さらに、シート１７の右側には作業機２１（ロータリ等）の高さを設定するポジションレバー２９と圃場の耕耘深さを自動的に設定する自動耕深レバー３０、これらのレバーの後に作業機２１の右上げスイッチ３１と右下げスイッチ３２が配置され、さらにその後に作業機２１の自動水平スイッチ３３とバックアップスイッチ３４が配置されている。バックアップスイッチ３４は、機体が後進時において、作業機２１を自動的に上昇させるものである。作業機２１は、機体の後方にリンク２２で連結されている構成である。トラクターは作業機２１を駆動させて機体を走行させることで、圃場内の耕耘等の作業を行なうものである。２１ａは作業機２１を昇降する油圧シリンダである。
【００２６】
図１に示しているＥＣＵ１００には本機側の制御装置２００が接続している。この制御装置２００には、圃場の耕耘深さを自動的に設定する耕深設定手段（自動耕深レバー）３０、耕深設定手段３０の機能を入り状態とする自動耕深スイッチ３０ａ、耕深優先又は車速優先のいずれか一方を選択する選択スイッチ（３０ｂ）、及び表示手段（モニター）Ｍが接続している。また、図４にはこれらの配置位置が示されている。
【００２７】
そして、前記自動耕深スイッチ３０ａが入り状態のときに前記選択スイッチ３０ｂにより耕深優先又は車速優先のいずれか一方が選択された状態で作業機２１を駆動して作業走行が開始されると、ＥＣＵ１００はエンジンの負荷率を検出して本機側の制御装置２００に送信し、制御装置２００は耕深を維持するための車速、又は車速を維持するための耕深を算出してモニターＭに表示する構成としている。エンジンの負荷状態は、燃料の噴射状態とエンジン回転数センサＥ１から検出する構成としているが、その他の手段でもよい。
これにより、耕深を維持するための適正な車速、又は車速を維持するための適正な耕深がモニターＭに表示されるので、エンジンＥに負担を増すことなく良好な作業が可能となる。また、燃料の過剰な消費を抑制可能となる。特に、エンジンにはコモンレール１を搭載しているので、適正な車速を維持するための燃料噴射制御が精度良く行われるようになり、燃費も改善される。
【００２８】
また、自動耕深スイッチ３０ａが切り状態のときには、エンジンＥの負荷状態をモニターＭに表示する構成としている。これにより、自動耕深スイッチ３０ａが切り状態のときには、エンジンＥの負荷状態をモニターＭに表示するので、作業者はエンジンＥの負荷状態を容易に確認することができ、状況によっては自動耕深スイッチ３０ａと選択スイッチ３０ｂを入り状態として、耕深を維持するための適正な車速、又は車速を維持するための適正な耕深を速やかに把握可能となる。
図５はエンジン回転数とトルクとの関係を示す性能カーブであり、ラインＬ１が標準モード（パワーモード）を示し、ラインＬ２が低燃費モードを示している。標準モードラインＬ１の最大トルク点がＴ１で、低燃費モードラインＬ２の最大トルク点がＴ２である。この標準モードラインＬ１と低燃費モードラインＬ２の切り換え選択は、燃費モードダイヤル３６（図４）で行う構成とする。燃費モードダイヤル３６の形態としては、オンオフ式のスイッチ（オン状態で燃費モード）やいずれか一方に切り換える切換スイッチ等の形態でもよい。
図６に示しているように、エンジンＥの排気系には後処理装置３７を設けている。排気ガスは、後処理装置３７を通過してマフラー３８から大気中に排出される。後処理装置３７は、酸化触媒（ＤＯＣ）３９とディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）４０とから構成されている。
酸化触媒（ＤＯＣ）３９は不燃物室を燃焼させるものであり、ディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）４０は粒状化物質（ＰＭ）を捕集するためのものである。ＤＰＦ４０の性質として、排気ガスの温度が低い状態（低負荷）が長時間続くと、ＤＰＦ４０内にＰＭが溜まってきて捕集能力が低下してくる。
図７は前記標準モードと低燃費モード選択時におけるメイン噴射Ｉとアフター噴射ＡＩのタイミング変更を示している。標準モードから低燃費モードに切り換えると、メイン噴射タイミングを進角ＡＤさせて燃焼効率を向上させて燃費を向上させる。
しかしながら、低燃費モードでの燃費向上に伴い排気温度が低下してしまうので、ＤＰＦ４０内にＰＭが溜まり易くなってしまう。そこで、前述のようにメイン噴射Ｉのタイミングを進角ＡＤさせたときには、アフター噴射ＡＩの噴射量を増量させる構成とする。具体的には、メイン噴射タイミングを１度進角させると、１ｍｍ立方/ｓｔ増量させる。これにより、燃焼効率の上昇とともに排気ガス温度が上昇し、ＤＰＦ４０内に溜ったＰＭが燃焼しやすくなり、ＰＭの堆積量を減らすことが可能となる。
また、メイン噴射Ｉを進角するとＮＯｘが増えるので、このＮＯｘを減らすために、次のような制御を行う。
メイン噴射Ｉを始めてからメイン噴射の最大噴射量Ｑ１に到達するまでの総時間をＪ１とし、この総時間Ｊ１を前期時間Ｊ２と後期時間Ｊ３に分割する。そして、前期時間Ｊ２における単位時間当たりの燃料噴射量の増加率をＺ２を、後期時間Ｊ３における単位時間当たりの燃料噴射量の増加率Ｚ３に対して少なくする構成とする。これにより、急激な燃焼とならないので、ＮＯｘの発生量を抑制可能となる。また、メイン噴射Ｉよりも先にパイロット噴射Ｐを行うように構成してもよい。これにより、騒音低減となりＮＯｘ低減となる。
このパイロット噴射を入り切りする別の方法について説明する。
パイロット噴射を入り切りする燃料噴射量の境界線を、ブーストによる燃料噴射量制限させる境界線よりも高い（燃料噴射量多い）位置に設定する。パイロット噴射切り替えは、噴射量が少ない側を入りとし、多い側を切りと設定する。
これにより、フリーアクセル時は、回転が上昇しても常にパイロット噴射が行われるようになるので、回転吹き上がり時の燃焼騒音が低減される。また、パイロット噴射自体が失火に強いため、失火防止にもなる。
図６に示すように、排気ガスの一部を吸気側に還元するＥＧＲ回路４１を構成することで、ＮＯｘ低減効果がある。４２はＥＧＲバルブで、還元量を制御している。
このようなＥＧＲ回路４１を有しているエンジンにおいては、低燃費モードを選択することで、さらにＥＧＲバルブ４２の開度を標準モードの開度よりも大きくなるように構成する。これにより、ＰＭの排出量を低減できる。
図８はスワール比によるエンジン負荷とＰＭ排出量との関係を示している。スワール比とは、１行程あたりの渦の回転数のことであり、スワール比が高いほど強力な渦が生成されるので、燃料と空気がよく混ざる。シリンダヘッドにスワール比を変更可能なスワールコントロールバルブ（図示せず）を設けている。スワール比を強くした場合、高負荷域ではＰＭが増加する傾向にあるが、中負荷以下においては、ＰＭが減少する。
また、スワール比によるＮＯｘ排出量への影響は、低いエンジン回転数ででる。スワール比が低い場合は、低回転域でＮＯｘが低くなる代わりに、低回転中負荷領域のＰＭ排出量が増加するので、ＥＧＲバルブ４２（図６参照）制御を閉側に補正することで、ＰＭの排出量を減らすことができるようになる。ＥＧＲバルブ４２を閉側へシフトさせるとＥＧＲ率が低下し、ＮＯｘ量は増加してしまうが、元々ＮＯｘ値が中央値よりも低い場合にこの制御を行うので、ＮＯｘ量が規制値をこえることはない。
コモンレール圧を下げると、ＰＭが増加してＮＯｘが減少し、噴射タイミングを進角させると、ＮＯｘが増加して燃費が向上するという傾向がある。そこで、低燃費モードラインＬ２を選択した場合においては、ＰＭが減少する領域のみを使用するため、コモンレール圧を下げて、噴射タイミングを進角させることができる。これにより、ＰＭ排出量は変わらず燃費を良化させた低燃費モードラインＬ２となる。
前述した図５においては、エンジンの型式毎に標準モードラインＬ１と低燃費モードラインＬ２を設定する必要があり面倒であった。
そこで、予めＥＣＵ１００内にトルクカーブ、メイン噴射タイミング、コモンレール圧、ガバナモード等を設定しておき、この中から型式により標準モードと低燃費モードに必要なマップを選択するように構成する。これにより、モードの設定数が減少して、組立工数が低減する。また、市場でトラクタのエンジンを別型式に積み替えた場合において、標準モードラインＬ１と低燃費モードラインＬ２の設定が容易となる。
トラクタの場合、多段変速（前進３２段、後進３２段）が可能になっており、路上での発進時においては高速を選択した状態で発進しようとすることもある。高速を選択した状態でエンジン低回転数で発進しようとすると、エンストの可能性があるが、エンジン高回転数で発進しようとすると、急発進してしまうことがある。
そこで、路上での発進時（ドループ制御）においては、走行クラッチがつながるときにドループ制御の変動率（負荷に応じてエンジン回転を下げる）を大きくする構成とする。さらに、低燃費モードラインＬ２を選択する構成とする。これにより、急発進が抑制され低燃費となる。
また、標準モードラインＬ１を選択した場合には、低回転時以外、吸気スロットルバルブを制御して吸入空気量を制限することで、ブースト温度上昇によるＮＯｘ排出量を抑制する。低燃費モードラインＬ２を選択した場合には、ＮＯｘ排出量の多い高負荷部をカット（出力制限）し、吸気スロットルバルブを全開にすることで、吸入空気量増加により燃費を向上させる構成とする。
ＤＰＦ４０が装着されるエンジンでは、ＤＰＦ４０内に溜まったＰＭを除去するために吸気スロットルバルブを装着する必要があるが、この吸気スロットルバルブを利用して前述のように低燃費モードとすることができる。また、過給器（ターボ）の最大吸気圧を制限させる役割のウエストゲートバルブを廃止して、吸気スロットルバルブにより過給圧（空気量）をコントロールすることで、廉価な構成となる。
【００２９】
また、トラクタエンジンの故障診断においては、車両の負荷（走行、ＰＴＯ、油圧、エアコン等）を感知する機能を有し、エンジンの暖機状態を冷却水温により認識し、運転者によるアクセル操作が無い場合に、エンジン回転数がローアイドルにて所定時間保持される状態の燃料噴射量（ＥＣＵからの指示値）を、これまでのレベルと比較して、一定値以上異なっていれば、エンジン本体に異常発生と認識する構成とする。これにより、電気的な故障でない機械的な故障も診断可能となる。
また、前記エンジン回転数がローアイドルにて所定時間保持される状態の燃料噴射量（ＥＣＵからの指示値）を、予め設定している閾値と比較して、この閾値と比較して一定値以上異なっていれば、エンジン本体に異常発生と認識する構成としてもよい。
また、前記エンジン回転数がローアイドルにて所定時間保持される状態の燃料噴射量（ＥＣＵからの指示値）を、経年変化の傾向と一定値以上異なっていれば、エンジン本体に異常発生と認識する構成としてもよい。
また、図９に示すように、エンジンの運転中にセンサＡからの信号とセンサＢからの信号を比較し、その絶対値差が特定の基準（閾値）をこえると、どちらかのセンサが故障と判定するものにおいて、エンジン回転数の過渡的な変動により、双方のセンサが正常であるにもかかわらず、その絶対値差が閾値をこえてしまうと、センサ故障と診断されてしまう。
そこで、エンジンの時間的な回転変動レベル（ｄＮ/ｄＴ）にしたがって補正することで、誤診断を防止できるようになる。
また、エンジンの運転中にセンサＡからの信号とセンサＢからの信号を比較し、その絶対値差が特定の基準（閾値）をこえた状態が一定時間継続した場合、どちらかのセンサが故障と判定するものにおいて、エンジン回転数の過渡的な変動により、双方のセンサが正常であるにもかかわらず、その絶対値差が閾値をこえてしまう状態が継続すると、センサ故障と診断されてしまう。
そこで、エンジンの時間的な回転変動レベル（ｄＮ/ｄＴ）にしたがって故障判定時間を補正することで、誤診断を防止できるようにしてもよい。
また、エンジンの時間的な回転変動レベル（ｄＮ/ｄＴ）にしたがって故障判定される信号波形を制御用とは別の処理（フィルタリング）を施すことにより、誤診断を防止できるようにしてもよい。
図６に示す符号４３は後処理装置３７上流側のバーナーである。このバーナー４３の制御回路を図１０に示している。ポンプ４６にて燃料タンクから燃料を噴射ノズル４４に圧送し、高温の排気ガスに混入して燃焼させることで、後処理装置３７を通過する温度が上昇し、ＤＰＦ４０内のＰＭが焼き飛ばされて除去される。そして、圧力計４５の検出値が設定範囲外になると、噴射ノズル４４が正常に作動していない可能性があるので、燃料噴射を中断して警告を行う構成とする。
また、後処理装置３７前後の温度計４７ａ、４７ｂの温度から、ＤＰＦ４０が再生できていないと判断すれば、ＥＣＵ１００はエンジンを停止させてもよい。
エンジンのバランサについて説明する。エンジンのクランクとカムシャフトに設けたパルスギヤとセンサによりクランク角度を検出し、ＥＣＵで検出したクランク角度を元にして２次バランサ（図示せず）を電気モータで駆動する。
そして、アクセル開度、負荷の検出によって燃料噴射量、時期の増減をＥＣＵで行う際に、予想される角加速度の変化量をＥＣＵ１００で算出し、バランサの回転がエンジン回転の増減に遅れないように制御する。エンジン始動時など、バッテリからの電力を多く必要とする場合は、バランサを駆動せず電力消費を抑制する。これにより、モータ駆動であるので、騒音低減、燃費の悪化防止となる。
トラクタの走行において、エンジンとモータを併用する、所謂ハイブリッド方式の構成においては、モータ駆動のリチュウムイオンバッテリ自体の温度上昇が問題となる。そこで、バッテリの温度をＥＣＵ１００で監視し、所定以上の温度になると、キャビン内に送っている冷気をバッテリに当てる構成とする。また、エアコンが作動していない場合は、エアコンを作動させて行う。また、暖房が作動している場合は、一時的に暖房を冷房に切り替えて行う。このとき、冷気はキャビン内に送風しない。
また、ターボエンジンは、加減速時に応答遅れが生じる（ターボラグ）。そこで、クランクシャフトの端部にモータを連結して設け、エンジン負荷、エンジン回転数が急激に変化する条件で、モータによりアシストする構成とする。この期間中は、燃料噴射量を極力少なくして黒煙の発生を抑え、燃費を改善する構成とする。
エンジンＥとモータ５１の配置を図１１に示している。エンジンＥをボンネッと５２内に配置し、エンジンＥとキャビン５３の間に冷却ファン４８を設ける。この冷却ファン４８とキャビン５３の間にラジエータ４９を設ける。
また、エンジンＥの前方にフライホイール５０を設け、このフライホイールの前部にモータ５１を設ける構成とする。これにより、エンジンＥとモータ５１の配置が容易となる。
図１２においては、モータ５１をエンジンＥのフロント側のクランクセンターに配置して、クランクシャフト５４と直結する構成とする。そして、後処理装置３７はクランクシャフト５４に対してその長手方向が直交する方向にしてエンジンＥの上部に設けている。そして、ＤＰＦ４０を再生させるときには、モータクラッチ５１ａを接続して、負荷をかけるとともに発電された電力をバッテリに蓄電するように構成してもよい。
また、トラクタにおいては、前輪の前方にウエイトを搭載して機体バランスを取っているが、ウエイトの代わりにバッテリを配置する構成としてもよい。
エンジンの極低温時の運転について説明する。極低温時においては噴射タイミングを進角補正するが、温度センサは冷却水温センサと吸気温センサの両方で行う構成とする。これにより、いずれか一方のセンサが故障しても、いずれか他方のセンサで制御可能となり、失火発生の頻度を少なくでき、暖機完了までスムーズな運転を行うことができるようになる。
エンジンのシリンダヘッドとホットプラグの間においては、従来は空間がほとんどない。そこで、過流室を構成する部品（ホットプラグ）の一部に切り欠きを設け、過流室壁面とシリンダヘッドの間を断熱空間とし、過流室壁面を高温に保持する。
トラクタの後部には作業機２１（図３）が装着されている。ロータリの場合は、通常はエンジンからの動力でＰＴＯ軸からロータリを回転するが、高負荷のときはこのＰＴＯ軸をアシストするようにモータを取り付けている。そして、旋回時等でロータリ２１を上昇させると、ＰＴＯクラッチを切りとしてロータリの回転を止めるとともに、モータとロータリを接続する。これにより、慣性で回転しているロータリの回転力を電力として回生することができる。また、ロータリの回転は速やかに停止するので安全となる。
トラクタの作業走行においては、アクセルレバーを操作してエンジン回転数を所定回転数まで上昇させて作業走行を行う。そして、枕地等での旋回時に作業機２１を上昇させると、エンジン回転数は所定回転数まで低下する構成としている。しかしながら、作業速度によっては低下させるエンジン回転数（一律）により速度低下が大きくなる不具合があった。
そこで、作業速度が低い場合は、低下させるエンジン回転数を少なくして高回転数を維持し、作業速度が速い場合は、低下させるエンジン回転数を大きくして低回転数となるようにする。
また、旋回時にはステアリング操作を行うが、ステアリング操作角が小さい場合は、低下させるエンジン回転数を少なくして高回転数を維持し、ステアリング操作角が大きい場合は、低下させるエンジン回転数を大きくして低回転数となるようにする。これにより、作業効率低下を招くことなく、安全な走行が可能となる。
【符号の説明】
【００３０】
１ コモンレール
２１ 作業機
３６ 燃費モード変更手段（燃費モードダイヤル）
３７ 後処理装置
４１ ＥＧＲ回路
４２ ＥＧＲバルブ
１００ ＥＣＵ
Ｅ エンジン
Ｉ メイン噴射
ＡＩ アフター噴射
ＡＤ 噴射タイミング進角
Ｌ１ 標準モードライン
Ｌ２ 低燃費モードライン
Ｑ１ 最大噴射量
Ｊ１ 総時間
Ｊ２ 前記時間
Ｊ３ 後期時間
Ｚ２ 燃料噴射量の増加率
Ｚ３ 燃料噴射量の増加率
Ｐ パイロット噴射
【技術分野】
【０００１】
この発明は、農業機械であるトラクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から機体に装着している作業機の状態を判定して、エンジンの出力を標準モード又は省エネモードに切り換える構成は公知である（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２３１８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の公知技術は、エンジンの出力を標準モード又は省エネモードに切り換える構成である。しかしながら、省エネモードを選択した場合において、排気ガスを浄化する後処理装置を備えた場合の対策についての記述がない。即ち、省エネモードにすると排気ガス温度が低くなるため、後処理装置内にＰＭが堆積しやすくなり、後処理装置の再生を頻繁に行う必要が発生してしまうという欠点がある。
【０００５】
本発明の課題は、前述のような不具合を解消することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記課題は次の構成によって達成される。
【０００７】
すなわち、請求項１記載の発明では、コモンレール（１）を備えたエンジン（Ｅ）と、該エンジン（Ｅ）の制御を行うＥＣＵ（１００）、及び作業機（２１）を搭載したトラクタにおいて、排気ガスを浄化する後処理装置（３７）を機体の適宜位置に設け、ＥＣＵ（１００）内にエンジン回転数とトルクとの関係を示す性能曲線を少なくとも標準モードライン（Ｌ１）と低燃費モードライン（Ｌ２）とから構成し、該標準モードライン（Ｌ１）と低燃費モードライン（Ｌ２）との切り換えは燃費モード変更手段（３６）で行う構成とし、低燃費モードライン（Ｌ２）に切り換えるとメイン噴射（Ｉ）の噴射タイミングを進角（ＡＤ）させるとともにアフター噴射（ＡＩ）の噴射量を増量させるように構成したことを特徴とするトラクタとしたものである。
【０００８】
低燃費モードライン（Ｌ２）に切り換えるとメイン噴射（Ｉ）の噴射タイミングを進角（ＡＤ）させるとともにアフター噴射（ＡＩ）の噴射量を増量させる。燃焼効率の上昇とともに排気ガス温度が上昇する。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、前記メイン噴射（Ｉ）を始めてからメイン噴射の最大噴射量（Ｑ１）に到達するまでの総時間を（Ｊ１）とし、この総時間（Ｊ１）を前期時間（Ｊ２）と後期時間（Ｊ３）に分割構成し、前期時間（Ｊ２）における単位時間当たりの燃料噴射量の増加率（Ｚ２）を、後期時間（Ｊ３）における単位時間当たりの燃料噴射量の増加率（Ｚ３）に対して少なくするように構成したことを特徴とする請求項１に記載のトラクタとしたものである。
【００１０】
メイン噴射の最大噴射量（Ｑ１）に到達するまでの総時間を（Ｊ１）とし、この総時間（Ｊ１）を前期時間（Ｊ２）と後期時間（Ｊ３）に分割構成する。前期時間（Ｊ２）における単位時間当たりの燃料噴射量の増加率を（Ｚ２）とし、後期時間（Ｊ３）における単位時間当たりの燃料噴射量の増加率を（Ｚ３）とする。そして、Ｚ２＜Ｚ３とすることで、急激な燃焼とならない。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、前記メイン噴射（Ｉ）よりも先にパイロット噴射（Ｐ）を行うように構成したことを特徴とする請求項２に記載のトラクタとしたものである。
【００１２】
メイン噴射（Ｉ）よりも先にパイロット噴射（Ｐ）を行う。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、排気ガスの一部を吸気側に還元するＥＧＲ回路（４１）とＥＧＲバルブ（４２）を構成し、低燃費モードライン（Ｌ２）に切り換えた場合のＥＧＲバルブ（４２）の開度を、標準モードライン（Ｌ１）のときのＥＧＲバルブ（４２）の開度よりも大きくなるように構成したことを特徴とする請求項１から請求項３に記載のトラクタとしたものである。
【００１４】
低燃費モードライン（Ｌ２）に切り換えた場合のＥＧＲバルブ（４２）の開度を、標準モードライン（Ｌ１）のときのＥＧＲバルブ（４２）の開度よりも大きくする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上述のごとく構成したので、請求項１記載の発明においては、排気ガス温度が上昇するので、後処理装置（３７）内でのＰＭの堆積量を少なくできる。
【００１６】
請求項２記載の発明においては、請求項１の効果に加え、急激な燃焼とならないので、ＮＯｘ発正量を抑制可能となる。
【００１７】
請求項３記載の発明においては、請求項２の効果に加え、騒音低減となる。
【００１８】
請求項４記載の発明においては、請求項１から請求項３の効果に加え、排気ガス中のＰＭの発生量が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】蓄圧式燃料噴射装置の全体構成図
【図２】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３】トラクターの左側面図
【図４】トラクターの平面図
【図５】エンジン回転数と出力トルクの関係を示す線図
【図６】吸気から排気の模式図
【図７】標準モードと低燃費モードの噴射タイミング
【図８】エンジン負荷とＰＭ排出量とスワール比の関係図
【図９】エンジン回転数とセンサ信号の関係図
【図１０】後処理装置とバーナの模式図
【図１１】エンジンとモータの配置を示すトラクタの側面図
【図１２】エンジンとモータと後処理装置の配置を示すトラクタの側面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
なお、後述する各実施例は、理解を容易にするために、個別または混在させて図示、あるいは説明しているが、これらは夫々種々組合せ可能であり、これらの説明順序・表現等によって、構成・作用等が限定されるものではなく、また、相乗効果を奏する場合も勿論存在する。
【００２１】
図１は、蓄圧式燃料噴射装置の全体構成図である。蓄圧式燃料噴射装置は、例えば、多気筒ディーゼル機関に適用されるものであるが、ガソリン機関でもよい。そして、蓄圧式燃料噴射装置は、噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレール１と、このコモンレール１に取り付けられる圧力センサ２と、燃料タンク３より汲み上げた燃料を加圧してコモンレール１に圧送する高圧ポンプ４と、コモンレール１に蓄圧された高圧燃料をエンジンＥのシリンダー５内に噴射する燃料噴射ノズル６と、前記高圧ポンプ４と燃料噴射ノズル６等の動作を制御する制御装置（ＥＣＵ）等から構成される。ＥＣＵとは、エンジンコントロールユニットの略称である。
このように、コモンレール１はエンジンＥの各シリンダー５へ燃料を噴射するものであり、燃料供給を要求された圧力とするものである。
前記燃料タンク３内の燃料は吸入通路により燃料フィルタ７を介してエンジンＥで駆動される高圧ポンプ４に吸入され、この高圧ポンプ４によって加圧された高圧燃料は吐出通路８によりコモンレール１に導かれて蓄えられる。
コモンレール１内の高圧燃料は各高圧燃料供給通路９により気筒数分の燃料噴射ノズル６に供給され、ＥＣＵ１００からの指令に基づき、各シリンダーに燃料噴射ノズル６が作動して、高圧燃料がエンジンＥの各シルンダー５室内に噴射供給され、各燃料噴射ノズル６での余剰燃料（リターン燃料）は各リターン通路１０により共通のリターン通路１０へ導かれ、このリターン通路１０によって燃料タンク３へ戻される。
また、コモンレール１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４に圧力制御弁１１が設けられており、この圧力制御弁１１はＥＣＵ１００からのデューティ信号によって、高圧ポンプ４から燃料タンク３への余剰燃料のリターン通路１０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１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。
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、レール圧力センサ２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１１を介してコモンレール圧をフィードバック制御する構成としている。
作業車（農作業機）におけるコモンレール１を有するディーゼルエンジンＥのＥＣＵ１００は、図２に示すように、回転数と出力トルクの関係において走行モードＡと通常作業モードＢ及び重作業モードＣの三種類の制御モードを有する構成としている。
走行モードＡは、エンジン回転数の変動で出力も変動するドループ制御である。農作業を行わず移動走行する場合に使用するものである。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ものである。
通常作業モードＢは、負荷が変動してもエンジン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である。通常の農作業を行う場合に使用するものである。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であり、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ときである。
重作業モードＣは、通常作業モードＢと同様に負荷が変動してもエンジン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加え、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ある。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る。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く、効率の良い作業が可能となる。
これらの作業モードＡ，Ｂ，Ｃは、各作業モードＡ，Ｂ，Ｃを切り替え可能な作業モード切替スイッチの操作、又は農作業車（トラクター、コンバイン、田植機等）の走行変速レバーの変速操作、又は作業クラッチ（トラクターであればロータリであり、コンバインであれば刈取部、脱穀部である）の入り切り操作等によって切り替わるように構成する。
ディーゼルエンジンＥ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Ｅ特有のノック音を低減し、騒音を低減することが可能な構成としている。
このパイロット噴射は、メイン噴射の前に１回又は２回に限定して行われるものであったが、前記コモンレール１の蓄圧式燃料噴射装置を用いることで、エンジンＥ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ようになる。また、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、排ガス中の窒素酸化物の量が減少するようになる。
【００２２】
図３は、前述のようなコモンレール１を有するディーゼルエンジンを搭載したトラクターの側面図を示し、図４はその平面図を示している。平面図においては、図３に示すキャビン１４を省いた状態を示している。
【００２３】
トラクターは、機体の前後部に前輪１２、１２と後輪１３、１３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３５内の変速装置によって適宜減速して、これら前輪１２、１２と後輪１３、１３に伝えるように構成している。
【００２４】
機体中央であってキャビン１４内のハンドルポスト１５にはステアリングハンドル１６が支持され、その後方にはシート１７が設けられている。ステアリングハンドル１６の下方には、機体の進行方向を前後方向に切り換える前後進レバー１８が設けられている。この前後進レバー１８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。
また、ハンドルポスト１５を挟んで前後進レバー１８の反対側にはエンジン回転数を調節するアクセルレバー２５が設けられ、またステップフロア１９の右コーナー部には、同様にエンジン回転数を調節するアクセルペダル２３と、左右の後輪１３、１３にブレーキを作動させる左右のブレーキペダル２４Ｌ、２４Ｒが設けられている。ステップフロア１９の左コーナー部にはクラッチペダル２０が設けられている構成である。
【００２５】
また、主変速レバー２６はシート１７の左前方部にあり、低速、中速、高速及び中立のいずれかの位置を選択できる副変速レバー２７はその後方にあり、さらにその右側にＰＴＯ変速レバー２８を設けている。さらに、シート１７の右側には作業機２１（ロータリ等）の高さを設定するポジションレバー２９と圃場の耕耘深さを自動的に設定する自動耕深レバー３０、これらのレバーの後に作業機２１の右上げスイッチ３１と右下げスイッチ３２が配置され、さらにその後に作業機２１の自動水平スイッチ３３とバックアップスイッチ３４が配置されている。バックアップスイッチ３４は、機体が後進時において、作業機２１を自動的に上昇させるものである。作業機２１は、機体の後方にリンク２２で連結されている構成である。トラクターは作業機２１を駆動させて機体を走行させることで、圃場内の耕耘等の作業を行なうものである。２１ａは作業機２１を昇降する油圧シリンダである。
【００２６】
図１に示しているＥＣＵ１００には本機側の制御装置２００が接続している。この制御装置２００には、圃場の耕耘深さを自動的に設定する耕深設定手段（自動耕深レバー）３０、耕深設定手段３０の機能を入り状態とする自動耕深スイッチ３０ａ、耕深優先又は車速優先のいずれか一方を選択する選択スイッチ（３０ｂ）、及び表示手段（モニター）Ｍが接続している。また、図４にはこれらの配置位置が示されている。
【００２７】
そして、前記自動耕深スイッチ３０ａが入り状態のときに前記選択スイッチ３０ｂにより耕深優先又は車速優先のいずれか一方が選択された状態で作業機２１を駆動して作業走行が開始されると、ＥＣＵ１００はエンジンの負荷率を検出して本機側の制御装置２００に送信し、制御装置２００は耕深を維持するための車速、又は車速を維持するための耕深を算出してモニターＭに表示する構成としている。エンジンの負荷状態は、燃料の噴射状態とエンジン回転数センサＥ１から検出する構成としているが、その他の手段でもよい。
これにより、耕深を維持するための適正な車速、又は車速を維持するための適正な耕深がモニターＭに表示されるので、エンジンＥに負担を増すことなく良好な作業が可能となる。また、燃料の過剰な消費を抑制可能となる。特に、エンジンにはコモンレール１を搭載しているので、適正な車速を維持するための燃料噴射制御が精度良く行われるようになり、燃費も改善される。
【００２８】
また、自動耕深スイッチ３０ａが切り状態のときには、エンジンＥの負荷状態をモニターＭに表示する構成としている。これにより、自動耕深スイッチ３０ａが切り状態のときには、エンジンＥの負荷状態をモニターＭに表示するので、作業者はエンジンＥの負荷状態を容易に確認することができ、状況によっては自動耕深スイッチ３０ａと選択スイッチ３０ｂを入り状態として、耕深を維持するための適正な車速、又は車速を維持するための適正な耕深を速やかに把握可能となる。
図５はエンジン回転数とトルクとの関係を示す性能カーブであり、ラインＬ１が標準モード（パワーモード）を示し、ラインＬ２が低燃費モードを示している。標準モードラインＬ１の最大トルク点がＴ１で、低燃費モードラインＬ２の最大トルク点がＴ２である。この標準モードラインＬ１と低燃費モードラインＬ２の切り換え選択は、燃費モードダイヤル３６（図４）で行う構成とする。燃費モードダイヤル３６の形態としては、オンオフ式のスイッチ（オン状態で燃費モード）やいずれか一方に切り換える切換スイッチ等の形態でもよい。
図６に示しているように、エンジンＥの排気系には後処理装置３７を設けている。排気ガスは、後処理装置３７を通過してマフラー３８から大気中に排出される。後処理装置３７は、酸化触媒（ＤＯＣ）３９とディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）４０とから構成されている。
酸化触媒（ＤＯＣ）３９は不燃物室を燃焼させるものであり、ディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）４０は粒状化物質（ＰＭ）を捕集するためのものである。ＤＰＦ４０の性質として、排気ガスの温度が低い状態（低負荷）が長時間続くと、ＤＰＦ４０内にＰＭが溜まってきて捕集能力が低下してくる。
図７は前記標準モードと低燃費モード選択時におけるメイン噴射Ｉとアフター噴射ＡＩのタイミング変更を示している。標準モードから低燃費モードに切り換えると、メイン噴射タイミングを進角ＡＤさせて燃焼効率を向上させて燃費を向上させる。
しかしながら、低燃費モードでの燃費向上に伴い排気温度が低下してしまうので、ＤＰＦ４０内にＰＭが溜まり易くなってしまう。そこで、前述のようにメイン噴射Ｉのタイミングを進角ＡＤさせたときには、アフター噴射ＡＩの噴射量を増量させる構成とする。具体的には、メイン噴射タイミングを１度進角させると、１ｍｍ立方/ｓｔ増量させる。これにより、燃焼効率の上昇とともに排気ガス温度が上昇し、ＤＰＦ４０内に溜ったＰＭが燃焼しやすくなり、ＰＭの堆積量を減らすことが可能となる。
また、メイン噴射Ｉを進角するとＮＯｘが増えるので、このＮＯｘを減らすために、次のような制御を行う。
メイン噴射Ｉを始めてからメイン噴射の最大噴射量Ｑ１に到達するまでの総時間をＪ１とし、この総時間Ｊ１を前期時間Ｊ２と後期時間Ｊ３に分割する。そして、前期時間Ｊ２における単位時間当たりの燃料噴射量の増加率をＺ２を、後期時間Ｊ３における単位時間当たりの燃料噴射量の増加率Ｚ３に対して少なくする構成とする。これにより、急激な燃焼とならないので、ＮＯｘの発生量を抑制可能となる。また、メイン噴射Ｉよりも先にパイロット噴射Ｐを行うように構成してもよい。これにより、騒音低減となりＮＯｘ低減となる。
このパイロット噴射を入り切りする別の方法について説明する。
パイロット噴射を入り切りする燃料噴射量の境界線を、ブーストによる燃料噴射量制限させる境界線よりも高い（燃料噴射量多い）位置に設定する。パイロット噴射切り替えは、噴射量が少ない側を入りとし、多い側を切りと設定する。
これにより、フリーアクセル時は、回転が上昇しても常にパイロット噴射が行われるようになるので、回転吹き上がり時の燃焼騒音が低減される。また、パイロット噴射自体が失火に強いため、失火防止にもなる。
図６に示すように、排気ガスの一部を吸気側に還元するＥＧＲ回路４１を構成することで、ＮＯｘ低減効果がある。４２はＥＧＲバルブで、還元量を制御している。
このようなＥＧＲ回路４１を有しているエンジンにおいては、低燃費モードを選択することで、さらにＥＧＲバルブ４２の開度を標準モードの開度よりも大きくなるように構成する。これにより、ＰＭの排出量を低減できる。
図８はスワール比によるエンジン負荷とＰＭ排出量との関係を示している。スワール比とは、１行程あたりの渦の回転数のことであり、スワール比が高いほど強力な渦が生成されるので、燃料と空気がよく混ざる。シリンダヘッドにスワール比を変更可能なスワールコントロールバルブ（図示せず）を設けている。スワール比を強くした場合、高負荷域ではＰＭが増加する傾向にあるが、中負荷以下においては、ＰＭが減少する。
また、スワール比によるＮＯｘ排出量への影響は、低いエンジン回転数ででる。スワール比が低い場合は、低回転域でＮＯｘが低くなる代わりに、低回転中負荷領域のＰＭ排出量が増加するので、ＥＧＲバルブ４２（図６参照）制御を閉側に補正することで、ＰＭの排出量を減らすことができるようになる。ＥＧＲバルブ４２を閉側へシフトさせるとＥＧＲ率が低下し、ＮＯｘ量は増加してしまうが、元々ＮＯｘ値が中央値よりも低い場合にこの制御を行うので、ＮＯｘ量が規制値をこえることはない。
コモンレール圧を下げると、ＰＭが増加してＮＯｘが減少し、噴射タイミングを進角させると、ＮＯｘが増加して燃費が向上するという傾向がある。そこで、低燃費モードラインＬ２を選択した場合においては、ＰＭが減少する領域のみを使用するため、コモンレール圧を下げて、噴射タイミングを進角させることができる。これにより、ＰＭ排出量は変わらず燃費を良化させた低燃費モードラインＬ２となる。
前述した図５においては、エンジンの型式毎に標準モードラインＬ１と低燃費モードラインＬ２を設定する必要があり面倒であった。
そこで、予めＥＣＵ１００内にトルクカーブ、メイン噴射タイミング、コモンレール圧、ガバナモード等を設定しておき、この中から型式により標準モードと低燃費モードに必要なマップを選択するように構成する。これにより、モードの設定数が減少して、組立工数が低減する。また、市場でトラクタのエンジンを別型式に積み替えた場合において、標準モードラインＬ１と低燃費モードラインＬ２の設定が容易となる。
トラクタの場合、多段変速（前進３２段、後進３２段）が可能になっており、路上での発進時においては高速を選択した状態で発進しようとすることもある。高速を選択した状態でエンジン低回転数で発進しようとすると、エンストの可能性があるが、エンジン高回転数で発進しようとすると、急発進してしまうことがある。
そこで、路上での発進時（ドループ制御）においては、走行クラッチがつながるときにドループ制御の変動率（負荷に応じてエンジン回転を下げる）を大きくする構成とする。さらに、低燃費モードラインＬ２を選択する構成とする。これにより、急発進が抑制され低燃費となる。
また、標準モードラインＬ１を選択した場合には、低回転時以外、吸気スロットルバルブを制御して吸入空気量を制限することで、ブースト温度上昇によるＮＯｘ排出量を抑制する。低燃費モードラインＬ２を選択した場合には、ＮＯｘ排出量の多い高負荷部をカット（出力制限）し、吸気スロットルバルブを全開にすることで、吸入空気量増加により燃費を向上させる構成とする。
ＤＰＦ４０が装着されるエンジンでは、ＤＰＦ４０内に溜まったＰＭを除去するために吸気スロットルバルブを装着する必要があるが、この吸気スロットルバルブを利用して前述のように低燃費モードとすることができる。また、過給器（ターボ）の最大吸気圧を制限させる役割のウエストゲートバルブを廃止して、吸気スロットルバルブにより過給圧（空気量）をコントロールすることで、廉価な構成となる。
【００２９】
また、トラクタエンジンの故障診断においては、車両の負荷（走行、ＰＴＯ、油圧、エアコン等）を感知する機能を有し、エンジンの暖機状態を冷却水温により認識し、運転者によるアクセル操作が無い場合に、エンジン回転数がローアイドルにて所定時間保持される状態の燃料噴射量（ＥＣＵからの指示値）を、これまでのレベルと比較して、一定値以上異なっていれば、エンジン本体に異常発生と認識する構成とする。これにより、電気的な故障でない機械的な故障も診断可能となる。
また、前記エンジン回転数がローアイドルにて所定時間保持される状態の燃料噴射量（ＥＣＵからの指示値）を、予め設定している閾値と比較して、この閾値と比較して一定値以上異なっていれば、エンジン本体に異常発生と認識する構成としてもよい。
また、前記エンジン回転数がローアイドルにて所定時間保持される状態の燃料噴射量（ＥＣＵからの指示値）を、経年変化の傾向と一定値以上異なっていれば、エンジン本体に異常発生と認識する構成としてもよい。
また、図９に示すように、エンジンの運転中にセンサＡからの信号とセンサＢからの信号を比較し、その絶対値差が特定の基準（閾値）をこえると、どちらかのセンサが故障と判定するものにおいて、エンジン回転数の過渡的な変動により、双方のセンサが正常であるにもかかわらず、その絶対値差が閾値をこえてしまうと、センサ故障と診断されてしまう。
そこで、エンジンの時間的な回転変動レベル（ｄＮ/ｄＴ）にしたがって補正することで、誤診断を防止できるようになる。
また、エンジンの運転中にセンサＡからの信号とセンサＢからの信号を比較し、その絶対値差が特定の基準（閾値）をこえた状態が一定時間継続した場合、どちらかのセンサが故障と判定するものにおいて、エンジン回転数の過渡的な変動により、双方のセンサが正常であるにもかかわらず、その絶対値差が閾値をこえてしまう状態が継続すると、センサ故障と診断されてしまう。
そこで、エンジンの時間的な回転変動レベル（ｄＮ/ｄＴ）にしたがって故障判定時間を補正することで、誤診断を防止できるようにしてもよい。
また、エンジンの時間的な回転変動レベル（ｄＮ/ｄＴ）にしたがって故障判定される信号波形を制御用とは別の処理（フィルタリング）を施すことにより、誤診断を防止できるようにしてもよい。
図６に示す符号４３は後処理装置３７上流側のバーナーである。このバーナー４３の制御回路を図１０に示している。ポンプ４６にて燃料タンクから燃料を噴射ノズル４４に圧送し、高温の排気ガスに混入して燃焼させることで、後処理装置３７を通過する温度が上昇し、ＤＰＦ４０内のＰＭが焼き飛ばされて除去される。そして、圧力計４５の検出値が設定範囲外になると、噴射ノズル４４が正常に作動していない可能性があるので、燃料噴射を中断して警告を行う構成とする。
また、後処理装置３７前後の温度計４７ａ、４７ｂの温度から、ＤＰＦ４０が再生できていないと判断すれば、ＥＣＵ１００はエンジンを停止させてもよい。
エンジンのバランサについて説明する。エンジンのクランクとカムシャフトに設けたパルスギヤとセンサによりクランク角度を検出し、ＥＣＵで検出したクランク角度を元にして２次バランサ（図示せず）を電気モータで駆動する。
そして、アクセル開度、負荷の検出によって燃料噴射量、時期の増減をＥＣＵで行う際に、予想される角加速度の変化量をＥＣＵ１００で算出し、バランサの回転がエンジン回転の増減に遅れないように制御する。エンジン始動時など、バッテリからの電力を多く必要とする場合は、バランサを駆動せず電力消費を抑制する。これにより、モータ駆動であるので、騒音低減、燃費の悪化防止となる。
トラクタの走行において、エンジンとモータを併用する、所謂ハイブリッド方式の構成においては、モータ駆動のリチュウムイオンバッテリ自体の温度上昇が問題となる。そこで、バッテリの温度をＥＣＵ１００で監視し、所定以上の温度になると、キャビン内に送っている冷気をバッテリに当てる構成とする。また、エアコンが作動していない場合は、エアコンを作動させて行う。また、暖房が作動している場合は、一時的に暖房を冷房に切り替えて行う。このとき、冷気はキャビン内に送風しない。
また、ターボエンジンは、加減速時に応答遅れが生じる（ターボラグ）。そこで、クランクシャフトの端部にモータを連結して設け、エンジン負荷、エンジン回転数が急激に変化する条件で、モータによりアシストする構成とする。この期間中は、燃料噴射量を極力少なくして黒煙の発生を抑え、燃費を改善する構成とする。
エンジンＥとモータ５１の配置を図１１に示している。エンジンＥをボンネッと５２内に配置し、エンジンＥとキャビン５３の間に冷却ファン４８を設ける。この冷却ファン４８とキャビン５３の間にラジエータ４９を設ける。
また、エンジンＥの前方にフライホイール５０を設け、このフライホイールの前部にモータ５１を設ける構成とする。これにより、エンジンＥとモータ５１の配置が容易となる。
図１２においては、モータ５１をエンジンＥのフロント側のクランクセンターに配置して、クランクシャフト５４と直結する構成とする。そして、後処理装置３７はクランクシャフト５４に対してその長手方向が直交する方向にしてエンジンＥの上部に設けている。そして、ＤＰＦ４０を再生させるときには、モータクラッチ５１ａを接続して、負荷をかけるとともに発電された電力をバッテリに蓄電するように構成してもよい。
また、トラクタにおいては、前輪の前方にウエイトを搭載して機体バランスを取っているが、ウエイトの代わりにバッテリを配置する構成としてもよい。
エンジンの極低温時の運転について説明する。極低温時においては噴射タイミングを進角補正するが、温度センサは冷却水温センサと吸気温センサの両方で行う構成とする。これにより、いずれか一方のセンサが故障しても、いずれか他方のセンサで制御可能となり、失火発生の頻度を少なくでき、暖機完了までスムーズな運転を行うことができるようになる。
エンジンのシリンダヘッドとホットプラグの間においては、従来は空間がほとんどない。そこで、過流室を構成する部品（ホットプラグ）の一部に切り欠きを設け、過流室壁面とシリンダヘッドの間を断熱空間とし、過流室壁面を高温に保持する。
トラクタの後部には作業機２１（図３）が装着されている。ロータリの場合は、通常はエンジンからの動力でＰＴＯ軸からロータリを回転するが、高負荷のときはこのＰＴＯ軸をアシストするようにモータを取り付けている。そして、旋回時等でロータリ２１を上昇させると、ＰＴＯクラッチを切りとしてロータリの回転を止めるとともに、モータとロータリを接続する。これにより、慣性で回転しているロータリの回転力を電力として回生することができる。また、ロータリの回転は速やかに停止するので安全となる。
トラクタの作業走行においては、アクセルレバーを操作してエンジン回転数を所定回転数まで上昇させて作業走行を行う。そして、枕地等での旋回時に作業機２１を上昇させると、エンジン回転数は所定回転数まで低下する構成としている。しかしながら、作業速度によっては低下させるエンジン回転数（一律）により速度低下が大きくなる不具合があった。
そこで、作業速度が低い場合は、低下させるエンジン回転数を少なくして高回転数を維持し、作業速度が速い場合は、低下させるエンジン回転数を大きくして低回転数となるようにする。
また、旋回時にはステアリング操作を行うが、ステアリング操作角が小さい場合は、低下させるエンジン回転数を少なくして高回転数を維持し、ステアリング操作角が大きい場合は、低下させるエンジン回転数を大きくして低回転数となるようにする。これにより、作業効率低下を招くことなく、安全な走行が可能となる。
【符号の説明】
【００３０】
１ コモンレール
２１ 作業機
３６ 燃費モード変更手段（燃費モードダイヤル）
３７ 後処理装置
４１ ＥＧＲ回路
４２ ＥＧＲバルブ
１００ ＥＣＵ
Ｅ エンジン
Ｉ メイン噴射
ＡＩ アフター噴射
ＡＤ 噴射タイミング進角
Ｌ１ 標準モードライン
Ｌ２ 低燃費モードライン
Ｑ１ 最大噴射量
Ｊ１ 総時間
Ｊ２ 前記時間
Ｊ３ 後期時間
Ｚ２ 燃料噴射量の増加率
Ｚ３ 燃料噴射量の増加率
Ｐ パイロット噴射
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コモンレール（１）を備えたエンジン（Ｅ）と、該エンジン（Ｅ）の制御を行うＥＣＵ（１００）、及び作業機（２１）を搭載したトラクタにおいて、排気ガスを浄化する後処理装置（３７）を機体の適宜位置に設け、ＥＣＵ（１００）内にエンジン回転数とトルクとの関係を示す性能曲線を少なくとも標準モードライン（Ｌ１）と低燃費モードライン（Ｌ２）とから構成し、該標準モードライン（Ｌ１）と低燃費モードライン（Ｌ２）との切り換えは燃費モード変更手段（３６）で行う構成とし、低燃費モードライン（Ｌ２）に切り換えるとメイン噴射（Ｉ）の噴射タイミングを進角（ＡＤ）させるとともにアフター噴射（ＡＩ）の噴射量を増量させるように構成したことを特徴とするトラクタ。
【請求項２】
前記メイン噴射（Ｉ）を始めてからメイン噴射の最大噴射量（Ｑ１）に到達するまでの総時間を（Ｊ１）とし、この総時間（Ｊ１）を前期時間（Ｊ２）と後期時間（Ｊ３）に分割構成し、前期時間（Ｊ２）における単位時間当たりの燃料噴射量の増加率（Ｚ２）を、後期時間（Ｊ３）における単位時間当たりの燃料噴射量の増加率（Ｚ３）に対して少なくするように構成したことを特徴とする請求項１に記載のトラクタ。
【請求項３】
前記メイン噴射（Ｉ）よりも先にパイロット噴射（Ｐ）を行うように構成したことを特徴とする請求項２に記載のトラクタ。
【請求項４】
排気ガスの一部を吸気側に還元するＥＧＲ回路（４１）とＥＧＲバルブ（４２）を構成し、低燃費モードライン（Ｌ２）に切り換えた場合のＥＧＲバルブ（４２）の開度を、標準モードライン（Ｌ１）のときのＥＧＲバルブ（４２）の開度よりも大きくなるように構成したことを特徴とする請求項１から請求項３に記載のトラクタ。
【請求項１】
コモンレール（１）を備えたエンジン（Ｅ）と、該エンジン（Ｅ）の制御を行うＥＣＵ（１００）、及び作業機（２１）を搭載したトラクタにおいて、排気ガスを浄化する後処理装置（３７）を機体の適宜位置に設け、ＥＣＵ（１００）内にエンジン回転数とトルクとの関係を示す性能曲線を少なくとも標準モードライン（Ｌ１）と低燃費モードライン（Ｌ２）とから構成し、該標準モードライン（Ｌ１）と低燃費モードライン（Ｌ２）との切り換えは燃費モード変更手段（３６）で行う構成とし、低燃費モードライン（Ｌ２）に切り換えるとメイン噴射（Ｉ）の噴射タイミングを進角（ＡＤ）させるとともにアフター噴射（ＡＩ）の噴射量を増量させるように構成したことを特徴とするトラクタ。
【請求項２】
前記メイン噴射（Ｉ）を始めてからメイン噴射の最大噴射量（Ｑ１）に到達するまでの総時間を（Ｊ１）とし、この総時間（Ｊ１）を前期時間（Ｊ２）と後期時間（Ｊ３）に分割構成し、前期時間（Ｊ２）における単位時間当たりの燃料噴射量の増加率（Ｚ２）を、後期時間（Ｊ３）における単位時間当たりの燃料噴射量の増加率（Ｚ３）に対して少なくするように構成したことを特徴とする請求項１に記載のトラクタ。
【請求項３】
前記メイン噴射（Ｉ）よりも先にパイロット噴射（Ｐ）を行うように構成したことを特徴とする請求項２に記載のトラクタ。
【請求項４】
排気ガスの一部を吸気側に還元するＥＧＲ回路（４１）とＥＧＲバルブ（４２）を構成し、低燃費モードライン（Ｌ２）に切り換えた場合のＥＧＲバルブ（４２）の開度を、標準モードライン（Ｌ１）のときのＥＧＲバルブ（４２）の開度よりも大きくなるように構成したことを特徴とする請求項１から請求項３に記載のトラクタ。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１８０７７３（Ｐ２０１２−１８０７７３Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４３２２７（Ｐ２０１１−４３２２７）
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【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２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（００００００１２５）井関農機株式会社 (3,813)
【Ｆターム（参考）】
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