トラクタ
【課題】排気ガスの排気経路に設けているディーゼルパティキュレートフィルタの再生の効率化。
【解決手段】排気ガス中の粒状化物質ＰＭを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ４６ｂを備えたディーゼルエンジンＥを搭載したトラクタにおいて、ディーゼルパティキュレートフィルタ４６ｂの再生時にトラクタに装着する作業機を駆動する作業機用油圧システム６８を駆動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。そして、作業機用油圧システム６８を駆動してディーゼルパティキュレートフィルタ４６ｂを再生するときにおいては、作業機用油圧システム６８のオイルをオイルクーラ６９で冷却す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】排気ガス中の粒状化物質ＰＭを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ４６ｂを備えたディーゼルエンジンＥを搭載したトラクタにおいて、ディーゼルパティキュレートフィルタ４６ｂの再生時にトラクタに装着する作業機を駆動する作業機用油圧システム６８を駆動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。そして、作業機用油圧システム６８を駆動してディーゼルパティキュレートフィルタ４６ｂを再生するときにおいては、作業機用油圧システム６８のオイルをオイルクーラ６９で冷却す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、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）備えたディーゼルエンジンを搭載したトラクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を再生させるにあたり、ＤＰＦの上流側に排気ガス温度昇温手段（ヒータ）を設けている構成である（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２００７−１３２３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のような技術、即ちＤＰＦの上流側にヒータを設けるのみの構成では、排気ガス温度の上昇が速やかに実行されないという欠点がある。さらに、低温時での昇温に時間がかかってしまう。
【０００５】
本発明の課題は、前述のような不具合を解消するディーゼルエンジンを搭載したトラクタを提供することである。
【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。
すなわち、請求項１記載の発明では、排気ガス中の粒状化物質（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を備えたディーゼルエンジン（Ｅ）を搭載したトラクタにおいて、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生時にトラクタに装着する作業機を駆動する作業機用油圧システム（６８）を駆動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。
【０００７】
請求項１では、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生時には、作業機用油圧システム（６８）を駆動することでエンジンに負荷をかけ、この負荷により排気温度が速やかに上昇する。
【０００８】
請求項２記載の発明では、前記作業機用油圧システム（６８）を駆動してディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を再生するときにおいては、作業機用油圧システム（６８）のオイルをオイルクーラ（６９）で冷却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。
【０００９】
請求項２では、作業機用油圧システム（６８）のオイルをオイルクーラ（６９）で冷却することで、オイルを保護できる。
請求項３記載の発明では、ディーゼルエンジンエンジン（Ｅ）のシリンダ室（５）への吸気系にヒータ（７２）を設け、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生時には前記ヒータ（７２）に通電して吸気温度を上昇するように構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトラクタとしたものである。
【００１０】
請求項３では、吸気系のヒータ（７２）に通電して吸気温度を上げることで、排気ガス温度が上昇する。
請求項４記載の発明では、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の上流側の排気系にヒータ（７３）を設け、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生時には前記ヒータ（７３）に通電して排気温度を上昇す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。
【００１１】
請求項４では、排気系のヒータ（７３）に通電することで排気温度が上昇する。
【発明の効果】
【００１２】
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、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）再生時に排気ガス温度が速やかに上昇することで、短い時間で効率よく再生できる。
【００１３】
請求項２では、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）再生時に駆動する作業機用油圧システム（６８）のオイルを保護できる。
請求項３及び請求項４では、排気ガス温度が速やかに上昇し、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を効率よく再生できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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】トラクタの左側面図
【図４】トラクタの平面図
【図５】吸気系と排気系の模式図
【図６】吸気系と排気系の模式図
【図７】吸気系と排気系の模式図
【図８】吸気系と排気系の模式図
【図９】排気ガス温度上昇のタイムチャート図
【図１０】ミッションオイル系統図
【図１１】排気系の一部の模式図
【図１２】ＤＰＦ出口の断面図
【図１３】ＤＰＦの組付プレートの側面と正面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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Ｔ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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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ーである。
【００３２】
図５はエンジンのシリンダー５内への吸気と排気の模式図であり、４サイクルのディーゼルエンジンの実施例である。過給器ＴＢの吸気タービン３６により過給された空気は、エアクリーナー３５から吸気タービン３６、インタークーラー３７を通過して吸気マニホールド３８からシリンダー５内へ送られる構成である。３９は吸気バルブであり、４０はピストンである。４８はカムでありロッカーアーム４９を介して吸排気バルブ３９、４１を開閉させるものである。
【００３３】
シリンダー５内で燃焼した排ガスは、排気バルブ４１から排気マニホールド４２を通過した後、過給器ＴＢの排気タービン４５で過給器ＴＢを駆動して排出される構成である。
このディーゼルエンジンは、排気ガスの一部を吸気側に混入させるためのＥＧＲ（排気再循環装置）回路４４を有している。ＥＧＲ回路で排気ガスの一部を吸気側に混入させることで酸素量（Ｏ2）を減らして、窒素酸化物Ｎｏxの発生を低減させるように構成している。ただし、ＥＧＲ率が上昇しすぎると、逆に酸素量が少なくなって不完全燃焼になるので、燃焼状態によりＥＧＲ率を調節する必要がある。この調節は、ＥＧＲバルブ４３にて行う。ＥＧＲ回路４４は、後述する後処理装置４６下流側の排気管５５と過給器ＴＢの吸気タービン３６上流側の吸入管５６との間を接続している。また、ＥＧＲ回路４４の途中にはＥＧＲクーラ５７を設ける構成としている。このＥＧＲバルブ４３の開閉具合でシリンダー５内への排気ガスの還元量が変化する。
【００３４】
排気タービン４５を通過後の排気ガスは、後処理装置４６を通過してマフラー５０から大気中に排出される。後処理装置４６は、酸化触媒（ＤＯＣ）４６ａとディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）４６ｂとから構成されている。
【００３５】
酸化触媒（ＤＯＣ）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）は粒状化物質（ＰＭ）を捕集するためのものである。前記ＥＧＲバルブ４３と絞り弁４７については、ＥＣＵ１００により制御される構成である。後処理装置４６はディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）４６ｂのみで構成してもよい、酸化触媒（ＤＯＣ）を設けると不燃物質が燃焼するので、よりクリーンな排気ガスとなる。
【００３６】
ＤＰＦ４６ｂは、排気ガスの温度が低い状態（低負荷）が長時間続くと、ＰＭが溜まってきて能力の低下が懸念される。そこで、後処理装置４６の下手側に絞り弁４７を設け、この絞り弁４７を絞るとＤＰＦ４６ｂ内の圧力が高く保持されるので温度も高くなる。これにより、高い温度の影響により、ＤＰＦ４６ｂの再生が可能となる。即ち、高い温度の排気ガスがＤＰＦ４６ｂを通過すると、ＤＰＦ４６ｂ内に存在しているＰＭが焼き飛ばされることでＤＰＦ４６ｂが再生される。
【００３７】
ＤＰＦ４６ｂを再生させるためのＤＰＦ再生運転としては、ＥＧＲバルブ４３と絞り弁４７の両方を絞る。そして、燃料噴射タイミングのリタード（遅角）と合わせてＤＰＦ４６ｂ内のガス温度を上昇させ、ＤＰＦ４６ｂが再生に入るようにする。これにより、燃料のアフター噴射（排気ガス温度を上昇させるため）が不要となったり、アフター噴射の回数を減らすことができるようになるので、燃料消費量を抑制できて環境にもよい。
【００３８】
このようなＤＰＦ再生運転を行うための条件としては、後処理装置４６の上手側に圧力センサ５２を設け、後処理装置４６の下手側にも圧力センサ５３を設け、この圧力差が所定値以上になるとＤＰＦ４６ｂ内にＰＭが蓄積して抵抗となっている状態なので、ＤＰＦ再生運転を行うようにする。また、圧力センサ５２の替わりにＤＯＣ４６ａとＤＰＦ４６ｂとの間に圧力センサ５８を設ける構成としてもよい。
【００３９】
また、ＤＰＦ再生運転に入った状態が長時間続くと、過熱状態となってしまいＤＰＦ４６ｂが損傷してしまう。そこで、後処理装置４６の下手側に温度センサ５９を設け、この温度センサ５９の値が所定値を超えるとＤＰＦ再生運転を止めて通常運転に戻るようにする。
【００４０】
通常の運転は、ＥＧＲバルブ４３と絞り弁４７を同時に制御してＥＧＲ量を適宜コントロールするようにする。特に、絞り弁４７を有することで、ＤＰＦ４６ｂ内のガス温度を高く保持することができるようになる。
【００４１】
前述のような構成としたことで、吸気スロットルが不要となる。即ち、過給器付き機関では吸気側圧力が高いので、ＥＧＲガス量を確保するために排気絞り弁または吸気スロットルを設け、ＥＧＲバルブと連動した制御が必要となるが、このようなシステムが不要となる。
【００４２】
また、ＤＰＦ４６ｂ下流の排気ガスを取り出すために、過給器ＴＢの汚れに伴う性能劣化を生じることを防止できるようになる。そして、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラ５７で冷却されるため、ＮＯｘ低減に対して効果が大きくなる。
【００４３】
前述したように、ＤＰＦの再生運転を行なうＤＰＦ強制再生モードにおいては、排気絞り弁４７を絞り、ＯＮ−ＯＦＦ制御によってＥＧＲバルブ４３を全閉とするように構成する。したがって、排気ガスの還元が行なわれないのでＮＯが増加し、このＮＯが酸化触媒（ＤＯＣ）４６ａによってＮＯ2に転換され、ＤＰＦ４６ｂの再生が促進されるようになる。
【００４４】
また、ＤＰＦ４６ｂの強制再生中において、エンジン回転がローアイドルに移行した場合は、前記ＥＧＲバルブ４３を全開とする。ＤＰＦ４６ｂの下流側には温度センサ５９を設けているので、この温度センサ５９による検出値が所定値以上に上昇したことも条件に加えるようにしてもよい。
【００４５】
前記絞り弁４７を絞ってＤＰＦ４６ｂの強制再生を行なう場合において、エンジン回転数を低い回転数にして供給酸素量を増加させるとともに、排気ガス流速が減少することで温度を上昇しやすくしていた。ところが、再生中にエンジン回転数がローアイドルまたはその近傍に変更された場合、供給酸素量の増加と流速の減少により、煤が急速に燃焼してしまう。その結果、温度が急速に上昇してＤＰＦ４６ｂが損傷してしまう可能性がある。そこで、最高温度が許容温度を超えないようにする煤を管理する必要がある。
【００４６】
このために、温度センサ５９が所定値を超えると、エンジン回転数を中速域まで上昇させるように構成する。これにより、排気ガスの流速が速くなるので最高温度が下がり、ＤＰＦ４６ｂの損傷を防止できるようになる。また、前記温度センサ５９の所定値の値を限界値近傍で制御すると、ＤＰＦ４６ｂの再生を効率よく行なうことができるようになる。
【００４７】
前記エンジン回転数を中速域まで上昇させるにあたり、一旦最高回転数まで上昇させ、その後中速域まで減速させるように構成してもよい、これにより、一旦排気ガスが最高速度で流れるので、予熱などでＤＰＦ４６ｂが加熱されてしまって閾値の温度を超えてしまうことを防止できるようになる。
【００４８】
また、ＤＰＦ４６ｂの強制再生中において、前述のようにエンジン回転数をローアイドルに移行するときにおいて、ポスト噴射を中断し、その後エンジン回転数を最高回転数まで上昇させ、中速域に移行する段階でポスト噴射を再開する構成とする。これにより、排気ガス温度の急激な上昇が抑制できるので、ＤＰＦ４６ｂの損傷を防止できるようになる。
【００４９】
ＤＰＦ４６ｂ前後の差圧が所定値以上になった場合、作業後に運転者がＤＰＦ４６ｂの再生モードを選択スイッチ６７で選択することで、自動でＤＰＦ４６ｂの再生を行い、ＤＰＦ４６ｂ再生後は自動でエンジンを停止するように構成する。ＤＰＦ４６ｂ前後の差圧を圧力センサ５８、５３で監視する。エンジン停止直前のＤＰＦ４６ｂ前後差圧が所定値以上であると、警告ランプやアラームで報知し、運転者は自らＤＰＦ４６ｂの再生を行なうスイッチ（図示せず）を操作する。
【００５０】
そして、エンジンキーが切りの位置になっても、前記再生モードを選択していることで、エンジンはアイドリング状態で回転を維持し、ＤＰＦ４６ｂの再生を実行する。ＤＰＦ４６ｂ前後の差圧が所定値以下になると、エンジンを自動で停止する。
【００５１】
これにより、作業終了後であっても自動でＤＰＦ４６ｂの再生、エンジン停止が可能となるために、運転者は本機から離れて他の作業ができるようになる。
ＤＰＦ４６ｂの再生を行なうときには、図５に示すように、吸気側の空気を管路６１からＤＰＦ４６ｂの上流側に送るように構成してもよい。即ち、ＤＰＦ４６ｂの再生を行なうときには、バルブ６０を開いて酸素量の多い過給器ＴＢ上流側の吸気側の空気をＤＰＦ４６ｂの上流側に送るように構成してもよい。これにより、再生効率が向上するようになる。
【００５２】
また、ＤＰＦ４６ｂの温度を温度センサ６２、５９で監視し、３段階のステップで再生時の昇温を確認するようにしてもよい。まず、吸気の絞り（図示せず）を行い、この吸気の絞り状態での昇温確認を行う。次に、第一ポスト噴射を行って昇温を確認する。この時点で、ＤＰＦ４６ｂの前後温度が２５０度に達していなければ第二ポスト噴射を行っても更なる温度上昇は見込めないので、一旦再生を中断するようにする。もちろん、２５０度以上であれば第二ポスト噴射を行ってＤＰＦ４６ｂの再生を行なうようにする。
【００５３】
図５に示しているように、ＤＰＦ４６ｂの下流側には空燃比センサ６３を設けている。ポスト噴射を行なってＤＰＦ４６ｂの再生を行なう場合、燃料噴射量が多くなりすぎると燃費が悪化し、少ないと温度が上昇しなくて再生ができなくなる。そこで、空燃比センサ６３の値をＥＣＵ１００にフィードバックして噴射量を決める構成とする。これにより、適切な燃費となるとともに、ＤＰＦ４６ｂの再生の可能となる。また、前記空燃比センサ６３の替わりに吸気マニホールド内の圧力値をフィードバックするように構成してもよい。
【００５４】
前述のようなＤＰＦ４６ｂの再生を行なうにあたり、複数気筒の場合、一部の気筒の燃焼を停止するように構成してもよい。このように、一部気筒の燃焼を停止することで、エンジンのフリクションは同一でもシリンダーあたりの負荷を増やして排気温度を上昇させるようにしてもよい。
【００５５】
トラクタに装着する作業機を駆動する作業機用油圧システム６８を図５に加えた構成を図６に示している。
走行中にＤＰＦ４６ｂの再生を行う自動再生に対して、車体を停車した状態で行う再生を強制再生（手動再生）というが、強制再生はＤＰＦ４６ｂ内に堆積しているＰＭの量が自動再生に比べて多い状態であり、これ以上の堆積を許容できない場合である。このような強制再生時には、排気ガス温度を速やかに上昇させる必要がある。そこで、トラクタの作業機を駆動する作業機用油圧システム６８を利用する。
【００５６】
ＤＰＦ４６ｂの強制再生を行うときには、作業機用油圧システム６８を駆動してエンジンに負荷をかける構成とする。エンジンに負荷が作用すると、排気ガス温度が速やかに上昇するので、強制再生の時間を短くできる。
【００５７】
また、この作業機用油圧システム６８のオイルを冷却するオイルクーラ６９を設けているので、オイルを保護できる。エンジンのラジエータ７５の冷却ファン７０は電動モータ７１で駆動する構成としており、ＤＰＦ４６ｂの強制再生時にエンジンがアイドリング回転数であっても、電動モータ７１に高電流を流すことで高回転を得ることが可能となる。そして、高電流を得るためには発電機に負荷がかかるため、この負荷でも排気ガス温度が速やかに上昇するようになる。
【００５８】
また、低温時でのエンジン始動性向上のために吸気系にヒータ７２を設けているが、ＤＰＦ４６ｂ強制再生時にも前記ヒータ７２に通電して吸気温度を上昇させる構成とする。これにより、排気ガス温度が速やかに上昇するようになる。また、ヒータ７２に通電するために発電機に負荷がかかるので、この負荷でも排気ガス温度が速やかに上昇するようになる。
【００５９】
また、ＤＰＦ４６ｂの上流側にヒータ７３を設け、このヒータ７３で直接排気ガス温度を上昇させるようにしてもよい。このヒータ７３を駆動するときにおいても、ヒータ７３に通電するために発電機に負荷がかかるので、この負荷でも排気ガス温度が速やかに上昇するようになる。
【００６０】
図６で説明したオイルクーラ６９は、ラジエータファン７０の風を利用しての空冷式であるが、図７では水冷式の構成を説明する。この場合のラジエータ７５の冷却ファン７６は、電動モータで駆動してもよいしエンジンの駆動力で駆動するように構成してもよい。
【００６１】
ラジエータ７５内にはエンジンを冷却する冷却水が流れており、エンジン内を流れた後の冷却水は温度が高いため、ラジエータ７５へ送られて冷却ファン７６で温度が下げられる。温度が下げられた冷却水は再びエンジンへと流れていくが、その一部の冷却水をオイルクーラ７４へと送るように構成する。オイルクーラ７４には作業機用油圧システム６８からオイルが流れてくるので、ここで冷却水とオイルの熱交換が行われてオイルが冷却される。そして、ＤＰＦ４６ｂ再生時には、前述のごとく作業機用油圧システム６８が駆動されるが、冷却水を利用して効率良くオイルが冷却可能となる。
【００６２】
図８は前述した図７の構成の別構成である。オイルクーラ７４をエンジンのシリンダブロックに取り付ける構成としている。これにより、基本構成を変えることなく効率良くオイルを冷却可能となる。
【００６３】
前記作業機用油圧システム６８のオイルと共用又は別のオイルがトラクタのトランスミッションケースＴ内に入っている。トランスミッションケースＴ内の複数のギヤについては、エンジンがアイドリング状態でも回転するものと回転しないものがある。ＤＰＦ４６ｂを再生する場合、トランスミッションケースＴ内のオイル温度が高い（オイル粘性：小）と回転数するギヤに抵抗がかからない。即ち、エンジンにかかる負荷が小さくなるので、排気ガス温度の上昇が緩慢になってしまう。そこで、トランスミッションケースＴ内のオイル温度が高い場合は、ＤＰＦ４６ｂ再生時のエンジンの回転数をアイドリング回転数よりも高くなるように構成（自動的に）する。これにより、排気ガス温度が速やかに上昇する。
【００６４】
また、トランスミッションケースＴ内のオイル温度が所定値よりも低い（オイル粘性：大）場合は、回転数するギヤに充分抵抗がかかるので、ＤＰＦ４６ｂ再生時のエンジンの回転数をアイドリング回転数よりも低くなるように構成（自動的に）する。これにより、燃料使用量を抑制可能となる。図９にはトランスミッションケースＴ内のオイル温度（高、中、低）により、ＤＰＦ４６ｂ再生時のエンジン回転数の変化とエンジン負荷及び排気ガス温度の変化を具体的に示している。
【００６５】
図１０はトランスミッションオイルの系統図である。トランスミッションケースＴ内のオイルを一時的に保管するオイルタンク７７を設けている。エンジン始動後にミッション温度センサ８０でオイル温度を検出し、この値が所定値よりも低いときにはオイルポンプ７８を駆動して、一部のオイルを一時的にオイルタンク７７に保管する構成とする。このとき、ギヤ等に影響のない範囲で行う必要がある。
【００６６】
トランスミッションケースＴ内のオイル量は少なくなっているので、オイル温度の上昇が早くなる。そして、オイルタンク７７からトランスミッションケースＴ内への戻り回路の終端にサーモスタット７９を設け、トランスミッションケースＴ内のオイル温度が上昇してくると、サーモスタット７９が開いてオイルタンク７７内のオイルがトランスミッションケースＴ内に戻る構成とする。
【００６７】
このような構成はＤＰＦの手動再生とは関係なく、寒冷地などの暖気性能向上に適している。暖気性能が向上することで、作業性能が確保できる。また、オイルタンク７７内のオイルは、サーモスタット７９の開閉で徐々に戻るので、適正な油温となる。
【００６８】
図１１はＤＰＦ４６ｂ下流側の排気管５５に排気バルブ８１を設ける構成である。ＥＣＵ１００にはアクセル開度、車両速度、変速位置（ギヤポジション）の情報が入力され、これに基づいて排気バルブ８１を制御する構成である。車両走行時のアクセル開度に応じて排気バルブ開度を変化させることで、ＤＰＦ４６ｂに流入する排気ガス温度を抑え、走行時にＤＰＦ再生を行っている場合の温度維持を行う。これにより、ＤＰＦ４６ｂに流入する排気ガス温度の変化を小さくし、ＤＰＦ４６ｂの再生可能温度の維持を行うことができる。また、圧力センサ５３で急激な圧力変化の有無を監視している。
【００６９】
図１２はＤＰＦ４６ｂの下流側にテールパイプ８２を接続する構成であるが、テールパイプ８２の入口部Ｐにおいては圧力変動のため共鳴音が発生してしまう。そこで、ＤＰＦ４６ｂの外側外周にケース８３を構成して空間部８４を構成し、この空間部８４と前記入口部Ｐとの間を連結通路８４ａで接続する構成とする。これにより、入口部Ｐにおいて圧力変動が小さくなるので、共鳴音も小さくさる。
【００７０】
図１３は後処理装置４６をエンジンに搭載するときの組付プレート８５である。この図１３（ａ）はエンジンを横から見た図であり、図１３（ｂ）はエンジンを背面から見た図である。組付プレート８５はプレート８５ａとプレート８５ｂとプレート８５cから構成（溶接等）されており、プレート８５ａはエンジンＥのリヤプレートにボルトで固定し、プレート８５ｂはシリンダヘッドにボルトで固定する構成である。プレート８５ｃにはボルト用の通し穴が開けられていて、ＤＰＦ４６ｂのフランジ部Ｆにボルトを通してＤＰＦ４６ｂ本体を固定する構成である。これにより、重量の重いＤＰＦを強固に固定できる。
【００７１】
なお、前記した各実施例は、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。
【符号の説明】
【００７２】
ＰＭ 粒状化物質
Ｅ ディーゼルエンジンエンジン
５ シリンダ室
４６ｂ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
６８ 作業機用油圧システム
６９ オイルクーラ
７２ 吸気系ヒータ
７３ 排気系ヒータ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）備えたディーゼルエンジンを搭載したトラクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を再生させるにあたり、ＤＰＦの上流側に排気ガス温度昇温手段（ヒータ）を設けている構成である（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２００７−１３２３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のような技術、即ちＤＰＦの上流側にヒータを設けるのみの構成では、排気ガス温度の上昇が速やかに実行されないという欠点がある。さらに、低温時での昇温に時間がかかってしまう。
【０００５】
本発明の課題は、前述のような不具合を解消するディーゼルエンジンを搭載したトラクタを提供することである。
【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。
すなわち、請求項１記載の発明では、排気ガス中の粒状化物質（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を備えたディーゼルエンジン（Ｅ）を搭載したトラクタにおいて、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生時にトラクタに装着する作業機を駆動する作業機用油圧システム（６８）を駆動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。
【０００７】
請求項１では、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生時には、作業機用油圧システム（６８）を駆動することでエンジンに負荷をかけ、この負荷により排気温度が速やかに上昇する。
【０００８】
請求項２記載の発明では、前記作業機用油圧システム（６８）を駆動してディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を再生するときにおいては、作業機用油圧システム（６８）のオイルをオイルクーラ（６９）で冷却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。
【０００９】
請求項２では、作業機用油圧システム（６８）のオイルをオイルクーラ（６９）で冷却することで、オイルを保護できる。
請求項３記載の発明では、ディーゼルエンジンエンジン（Ｅ）のシリンダ室（５）への吸気系にヒータ（７２）を設け、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生時には前記ヒータ（７２）に通電して吸気温度を上昇するように構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトラクタとしたものである。
【００１０】
請求項３では、吸気系のヒータ（７２）に通電して吸気温度を上げることで、排気ガス温度が上昇する。
請求項４記載の発明では、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の上流側の排気系にヒータ（７３）を設け、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生時には前記ヒータ（７３）に通電して排気温度を上昇す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。
【００１１】
請求項４では、排気系のヒータ（７３）に通電することで排気温度が上昇する。
【発明の効果】
【００１２】
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、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）再生時に排気ガス温度が速やかに上昇することで、短い時間で効率よく再生できる。
【００１３】
請求項２では、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）再生時に駆動する作業機用油圧システム（６８）のオイルを保護できる。
請求項３及び請求項４では、排気ガス温度が速やかに上昇し、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を効率よく再生できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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】トラクタの左側面図
【図４】トラクタの平面図
【図５】吸気系と排気系の模式図
【図６】吸気系と排気系の模式図
【図７】吸気系と排気系の模式図
【図８】吸気系と排気系の模式図
【図９】排気ガス温度上昇のタイムチャート図
【図１０】ミッションオイル系統図
【図１１】排気系の一部の模式図
【図１２】ＤＰＦ出口の断面図
【図１３】ＤＰＦの組付プレートの側面と正面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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Ｔ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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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ーである。
【００３２】
図５はエンジンのシリンダー５内への吸気と排気の模式図であり、４サイクルのディーゼルエンジンの実施例である。過給器ＴＢの吸気タービン３６により過給された空気は、エアクリーナー３５から吸気タービン３６、インタークーラー３７を通過して吸気マニホールド３８からシリンダー５内へ送られる構成である。３９は吸気バルブであり、４０はピストンである。４８はカムでありロッカーアーム４９を介して吸排気バルブ３９、４１を開閉させるものである。
【００３３】
シリンダー５内で燃焼した排ガスは、排気バルブ４１から排気マニホールド４２を通過した後、過給器ＴＢの排気タービン４５で過給器ＴＢを駆動して排出される構成である。
このディーゼルエンジンは、排気ガスの一部を吸気側に混入させるためのＥＧＲ（排気再循環装置）回路４４を有している。ＥＧＲ回路で排気ガスの一部を吸気側に混入させることで酸素量（Ｏ2）を減らして、窒素酸化物Ｎｏxの発生を低減させるように構成している。ただし、ＥＧＲ率が上昇しすぎると、逆に酸素量が少なくなって不完全燃焼になるので、燃焼状態によりＥＧＲ率を調節する必要がある。この調節は、ＥＧＲバルブ４３にて行う。ＥＧＲ回路４４は、後述する後処理装置４６下流側の排気管５５と過給器ＴＢの吸気タービン３６上流側の吸入管５６との間を接続している。また、ＥＧＲ回路４４の途中にはＥＧＲクーラ５７を設ける構成としている。このＥＧＲバルブ４３の開閉具合でシリンダー５内への排気ガスの還元量が変化する。
【００３４】
排気タービン４５を通過後の排気ガスは、後処理装置４６を通過してマフラー５０から大気中に排出される。後処理装置４６は、酸化触媒（ＤＯＣ）４６ａとディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）４６ｂとから構成されている。
【００３５】
酸化触媒（ＤＯＣ）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）は粒状化物質（ＰＭ）を捕集するためのものである。前記ＥＧＲバルブ４３と絞り弁４７については、ＥＣＵ１００により制御される構成である。後処理装置４６はディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）４６ｂのみで構成してもよい、酸化触媒（ＤＯＣ）を設けると不燃物質が燃焼するので、よりクリーンな排気ガスとなる。
【００３６】
ＤＰＦ４６ｂは、排気ガスの温度が低い状態（低負荷）が長時間続くと、ＰＭが溜まってきて能力の低下が懸念される。そこで、後処理装置４６の下手側に絞り弁４７を設け、この絞り弁４７を絞るとＤＰＦ４６ｂ内の圧力が高く保持されるので温度も高くなる。これにより、高い温度の影響により、ＤＰＦ４６ｂの再生が可能となる。即ち、高い温度の排気ガスがＤＰＦ４６ｂを通過すると、ＤＰＦ４６ｂ内に存在しているＰＭが焼き飛ばされることでＤＰＦ４６ｂが再生される。
【００３７】
ＤＰＦ４６ｂを再生させるためのＤＰＦ再生運転としては、ＥＧＲバルブ４３と絞り弁４７の両方を絞る。そして、燃料噴射タイミングのリタード（遅角）と合わせてＤＰＦ４６ｂ内のガス温度を上昇させ、ＤＰＦ４６ｂが再生に入るようにする。これにより、燃料のアフター噴射（排気ガス温度を上昇させるため）が不要となったり、アフター噴射の回数を減らすことができるようになるので、燃料消費量を抑制できて環境にもよい。
【００３８】
このようなＤＰＦ再生運転を行うための条件としては、後処理装置４６の上手側に圧力センサ５２を設け、後処理装置４６の下手側にも圧力センサ５３を設け、この圧力差が所定値以上になるとＤＰＦ４６ｂ内にＰＭが蓄積して抵抗となっている状態なので、ＤＰＦ再生運転を行うようにする。また、圧力センサ５２の替わりにＤＯＣ４６ａとＤＰＦ４６ｂとの間に圧力センサ５８を設ける構成としてもよい。
【００３９】
また、ＤＰＦ再生運転に入った状態が長時間続くと、過熱状態となってしまいＤＰＦ４６ｂが損傷してしまう。そこで、後処理装置４６の下手側に温度センサ５９を設け、この温度センサ５９の値が所定値を超えるとＤＰＦ再生運転を止めて通常運転に戻るようにする。
【００４０】
通常の運転は、ＥＧＲバルブ４３と絞り弁４７を同時に制御してＥＧＲ量を適宜コントロールするようにする。特に、絞り弁４７を有することで、ＤＰＦ４６ｂ内のガス温度を高く保持することができるようになる。
【００４１】
前述のような構成としたことで、吸気スロットルが不要となる。即ち、過給器付き機関では吸気側圧力が高いので、ＥＧＲガス量を確保するために排気絞り弁または吸気スロットルを設け、ＥＧＲバルブと連動した制御が必要となるが、このようなシステムが不要となる。
【００４２】
また、ＤＰＦ４６ｂ下流の排気ガスを取り出すために、過給器ＴＢの汚れに伴う性能劣化を生じることを防止できるようになる。そして、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラ５７で冷却されるため、ＮＯｘ低減に対して効果が大きくなる。
【００４３】
前述したように、ＤＰＦの再生運転を行なうＤＰＦ強制再生モードにおいては、排気絞り弁４７を絞り、ＯＮ−ＯＦＦ制御によってＥＧＲバルブ４３を全閉とするように構成する。したがって、排気ガスの還元が行なわれないのでＮＯが増加し、このＮＯが酸化触媒（ＤＯＣ）４６ａによってＮＯ2に転換され、ＤＰＦ４６ｂの再生が促進されるようになる。
【００４４】
また、ＤＰＦ４６ｂの強制再生中において、エンジン回転がローアイドルに移行した場合は、前記ＥＧＲバルブ４３を全開とする。ＤＰＦ４６ｂの下流側には温度センサ５９を設けているので、この温度センサ５９による検出値が所定値以上に上昇したことも条件に加えるようにしてもよい。
【００４５】
前記絞り弁４７を絞ってＤＰＦ４６ｂの強制再生を行なう場合において、エンジン回転数を低い回転数にして供給酸素量を増加させるとともに、排気ガス流速が減少することで温度を上昇しやすくしていた。ところが、再生中にエンジン回転数がローアイドルまたはその近傍に変更された場合、供給酸素量の増加と流速の減少により、煤が急速に燃焼してしまう。その結果、温度が急速に上昇してＤＰＦ４６ｂが損傷してしまう可能性がある。そこで、最高温度が許容温度を超えないようにする煤を管理する必要がある。
【００４６】
このために、温度センサ５９が所定値を超えると、エンジン回転数を中速域まで上昇させるように構成する。これにより、排気ガスの流速が速くなるので最高温度が下がり、ＤＰＦ４６ｂの損傷を防止できるようになる。また、前記温度センサ５９の所定値の値を限界値近傍で制御すると、ＤＰＦ４６ｂの再生を効率よく行なうことができるようになる。
【００４７】
前記エンジン回転数を中速域まで上昇させるにあたり、一旦最高回転数まで上昇させ、その後中速域まで減速させるように構成してもよい、これにより、一旦排気ガスが最高速度で流れるので、予熱などでＤＰＦ４６ｂが加熱されてしまって閾値の温度を超えてしまうことを防止できるようになる。
【００４８】
また、ＤＰＦ４６ｂの強制再生中において、前述のようにエンジン回転数をローアイドルに移行するときにおいて、ポスト噴射を中断し、その後エンジン回転数を最高回転数まで上昇させ、中速域に移行する段階でポスト噴射を再開する構成とする。これにより、排気ガス温度の急激な上昇が抑制できるので、ＤＰＦ４６ｂの損傷を防止できるようになる。
【００４９】
ＤＰＦ４６ｂ前後の差圧が所定値以上になった場合、作業後に運転者がＤＰＦ４６ｂの再生モードを選択スイッチ６７で選択することで、自動でＤＰＦ４６ｂの再生を行い、ＤＰＦ４６ｂ再生後は自動でエンジンを停止するように構成する。ＤＰＦ４６ｂ前後の差圧を圧力センサ５８、５３で監視する。エンジン停止直前のＤＰＦ４６ｂ前後差圧が所定値以上であると、警告ランプやアラームで報知し、運転者は自らＤＰＦ４６ｂの再生を行なうスイッチ（図示せず）を操作する。
【００５０】
そして、エンジンキーが切りの位置になっても、前記再生モードを選択していることで、エンジンはアイドリング状態で回転を維持し、ＤＰＦ４６ｂの再生を実行する。ＤＰＦ４６ｂ前後の差圧が所定値以下になると、エンジンを自動で停止する。
【００５１】
これにより、作業終了後であっても自動でＤＰＦ４６ｂの再生、エンジン停止が可能となるために、運転者は本機から離れて他の作業ができるようになる。
ＤＰＦ４６ｂの再生を行なうときには、図５に示すように、吸気側の空気を管路６１からＤＰＦ４６ｂの上流側に送るように構成してもよい。即ち、ＤＰＦ４６ｂの再生を行なうときには、バルブ６０を開いて酸素量の多い過給器ＴＢ上流側の吸気側の空気をＤＰＦ４６ｂの上流側に送るように構成してもよい。これにより、再生効率が向上するようになる。
【００５２】
また、ＤＰＦ４６ｂの温度を温度センサ６２、５９で監視し、３段階のステップで再生時の昇温を確認するようにしてもよい。まず、吸気の絞り（図示せず）を行い、この吸気の絞り状態での昇温確認を行う。次に、第一ポスト噴射を行って昇温を確認する。この時点で、ＤＰＦ４６ｂの前後温度が２５０度に達していなければ第二ポスト噴射を行っても更なる温度上昇は見込めないので、一旦再生を中断するようにする。もちろん、２５０度以上であれば第二ポスト噴射を行ってＤＰＦ４６ｂの再生を行なうようにする。
【００５３】
図５に示しているように、ＤＰＦ４６ｂの下流側には空燃比センサ６３を設けている。ポスト噴射を行なってＤＰＦ４６ｂの再生を行なう場合、燃料噴射量が多くなりすぎると燃費が悪化し、少ないと温度が上昇しなくて再生ができなくなる。そこで、空燃比センサ６３の値をＥＣＵ１００にフィードバックして噴射量を決める構成とする。これにより、適切な燃費となるとともに、ＤＰＦ４６ｂの再生の可能となる。また、前記空燃比センサ６３の替わりに吸気マニホールド内の圧力値をフィードバックするように構成してもよい。
【００５４】
前述のようなＤＰＦ４６ｂの再生を行なうにあたり、複数気筒の場合、一部の気筒の燃焼を停止するように構成してもよい。このように、一部気筒の燃焼を停止することで、エンジンのフリクションは同一でもシリンダーあたりの負荷を増やして排気温度を上昇させるようにしてもよい。
【００５５】
トラクタに装着する作業機を駆動する作業機用油圧システム６８を図５に加えた構成を図６に示している。
走行中にＤＰＦ４６ｂの再生を行う自動再生に対して、車体を停車した状態で行う再生を強制再生（手動再生）というが、強制再生はＤＰＦ４６ｂ内に堆積しているＰＭの量が自動再生に比べて多い状態であり、これ以上の堆積を許容できない場合である。このような強制再生時には、排気ガス温度を速やかに上昇させる必要がある。そこで、トラクタの作業機を駆動する作業機用油圧システム６８を利用する。
【００５６】
ＤＰＦ４６ｂの強制再生を行うときには、作業機用油圧システム６８を駆動してエンジンに負荷をかける構成とする。エンジンに負荷が作用すると、排気ガス温度が速やかに上昇するので、強制再生の時間を短くできる。
【００５７】
また、この作業機用油圧システム６８のオイルを冷却するオイルクーラ６９を設けているので、オイルを保護できる。エンジンのラジエータ７５の冷却ファン７０は電動モータ７１で駆動する構成としており、ＤＰＦ４６ｂの強制再生時にエンジンがアイドリング回転数であっても、電動モータ７１に高電流を流すことで高回転を得ることが可能となる。そして、高電流を得るためには発電機に負荷がかかるため、この負荷でも排気ガス温度が速やかに上昇するようになる。
【００５８】
また、低温時でのエンジン始動性向上のために吸気系にヒータ７２を設けているが、ＤＰＦ４６ｂ強制再生時にも前記ヒータ７２に通電して吸気温度を上昇させる構成とする。これにより、排気ガス温度が速やかに上昇するようになる。また、ヒータ７２に通電するために発電機に負荷がかかるので、この負荷でも排気ガス温度が速やかに上昇するようになる。
【００５９】
また、ＤＰＦ４６ｂの上流側にヒータ７３を設け、このヒータ７３で直接排気ガス温度を上昇させるようにしてもよい。このヒータ７３を駆動するときにおいても、ヒータ７３に通電するために発電機に負荷がかかるので、この負荷でも排気ガス温度が速やかに上昇するようになる。
【００６０】
図６で説明したオイルクーラ６９は、ラジエータファン７０の風を利用しての空冷式であるが、図７では水冷式の構成を説明する。この場合のラジエータ７５の冷却ファン７６は、電動モータで駆動してもよいしエンジンの駆動力で駆動するように構成してもよい。
【００６１】
ラジエータ７５内にはエンジンを冷却する冷却水が流れており、エンジン内を流れた後の冷却水は温度が高いため、ラジエータ７５へ送られて冷却ファン７６で温度が下げられる。温度が下げられた冷却水は再びエンジンへと流れていくが、その一部の冷却水をオイルクーラ７４へと送るように構成する。オイルクーラ７４には作業機用油圧システム６８からオイルが流れてくるので、ここで冷却水とオイルの熱交換が行われてオイルが冷却される。そして、ＤＰＦ４６ｂ再生時には、前述のごとく作業機用油圧システム６８が駆動されるが、冷却水を利用して効率良くオイルが冷却可能となる。
【００６２】
図８は前述した図７の構成の別構成である。オイルクーラ７４をエンジンのシリンダブロックに取り付ける構成としている。これにより、基本構成を変えることなく効率良くオイルを冷却可能となる。
【００６３】
前記作業機用油圧システム６８のオイルと共用又は別のオイルがトラクタのトランスミッションケースＴ内に入っている。トランスミッションケースＴ内の複数のギヤについては、エンジンがアイドリング状態でも回転するものと回転しないものがある。ＤＰＦ４６ｂを再生する場合、トランスミッションケースＴ内のオイル温度が高い（オイル粘性：小）と回転数するギヤに抵抗がかからない。即ち、エンジンにかかる負荷が小さくなるので、排気ガス温度の上昇が緩慢になってしまう。そこで、トランスミッションケースＴ内のオイル温度が高い場合は、ＤＰＦ４６ｂ再生時のエンジンの回転数をアイドリング回転数よりも高くなるように構成（自動的に）する。これにより、排気ガス温度が速やかに上昇する。
【００６４】
また、トランスミッションケースＴ内のオイル温度が所定値よりも低い（オイル粘性：大）場合は、回転数するギヤに充分抵抗がかかるので、ＤＰＦ４６ｂ再生時のエンジンの回転数をアイドリング回転数よりも低くなるように構成（自動的に）する。これにより、燃料使用量を抑制可能となる。図９にはトランスミッションケースＴ内のオイル温度（高、中、低）により、ＤＰＦ４６ｂ再生時のエンジン回転数の変化とエンジン負荷及び排気ガス温度の変化を具体的に示している。
【００６５】
図１０はトランスミッションオイルの系統図である。トランスミッションケースＴ内のオイルを一時的に保管するオイルタンク７７を設けている。エンジン始動後にミッション温度センサ８０でオイル温度を検出し、この値が所定値よりも低いときにはオイルポンプ７８を駆動して、一部のオイルを一時的にオイルタンク７７に保管する構成とする。このとき、ギヤ等に影響のない範囲で行う必要がある。
【００６６】
トランスミッションケースＴ内のオイル量は少なくなっているので、オイル温度の上昇が早くなる。そして、オイルタンク７７からトランスミッションケースＴ内への戻り回路の終端にサーモスタット７９を設け、トランスミッションケースＴ内のオイル温度が上昇してくると、サーモスタット７９が開いてオイルタンク７７内のオイルがトランスミッションケースＴ内に戻る構成とする。
【００６７】
このような構成はＤＰＦの手動再生とは関係なく、寒冷地などの暖気性能向上に適している。暖気性能が向上することで、作業性能が確保できる。また、オイルタンク７７内のオイルは、サーモスタット７９の開閉で徐々に戻るので、適正な油温となる。
【００６８】
図１１はＤＰＦ４６ｂ下流側の排気管５５に排気バルブ８１を設ける構成である。ＥＣＵ１００にはアクセル開度、車両速度、変速位置（ギヤポジション）の情報が入力され、これに基づいて排気バルブ８１を制御する構成である。車両走行時のアクセル開度に応じて排気バルブ開度を変化させることで、ＤＰＦ４６ｂに流入する排気ガス温度を抑え、走行時にＤＰＦ再生を行っている場合の温度維持を行う。これにより、ＤＰＦ４６ｂに流入する排気ガス温度の変化を小さくし、ＤＰＦ４６ｂの再生可能温度の維持を行うことができる。また、圧力センサ５３で急激な圧力変化の有無を監視している。
【００６９】
図１２はＤＰＦ４６ｂの下流側にテールパイプ８２を接続する構成であるが、テールパイプ８２の入口部Ｐにおいては圧力変動のため共鳴音が発生してしまう。そこで、ＤＰＦ４６ｂの外側外周にケース８３を構成して空間部８４を構成し、この空間部８４と前記入口部Ｐとの間を連結通路８４ａで接続する構成とする。これにより、入口部Ｐにおいて圧力変動が小さくなるので、共鳴音も小さくさる。
【００７０】
図１３は後処理装置４６をエンジンに搭載するときの組付プレート８５である。この図１３（ａ）はエンジンを横から見た図であり、図１３（ｂ）はエンジンを背面から見た図である。組付プレート８５はプレート８５ａとプレート８５ｂとプレート８５cから構成（溶接等）されており、プレート８５ａはエンジンＥのリヤプレートにボルトで固定し、プレート８５ｂはシリンダヘッドにボルトで固定する構成である。プレート８５ｃにはボルト用の通し穴が開けられていて、ＤＰＦ４６ｂのフランジ部Ｆにボルトを通してＤＰＦ４６ｂ本体を固定する構成である。これにより、重量の重いＤＰＦを強固に固定できる。
【００７１】
なお、前記した各実施例は、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。
【符号の説明】
【００７２】
ＰＭ 粒状化物質
Ｅ ディーゼルエンジンエンジン
５ シリンダ室
４６ｂ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
６８ 作業機用油圧システム
６９ オイルクーラ
７２ 吸気系ヒータ
７３ 排気系ヒータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス中の粒状化物質（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を備えたディーゼルエンジン（Ｅ）を搭載したトラクタにおいて、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生時にトラクタに装着する作業機を駆動する作業機用油圧システム（６８）を駆動ように構成したことを特徴とするトラクタ。
【請求項２】
前記作業機用油圧システム（６８）を駆動してディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を再生するときにおいては、作業機用油圧システム（６８）のオイルをオイルクーラ（６９）で冷却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】
ディーゼルエンジンエンジン（Ｅ）のシリンダ室（５）への吸気系にヒータ（７２）を設け、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生時には前記ヒータ（７２）に通電して吸気温度を上昇するように構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトラクタ。
【請求項４】
ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の上流側の排気系にヒータ（７３）を設け、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生時には前記ヒータ（７３）に通電して排気温度を上昇す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】
排気ガス中の粒状化物質（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を備えたディーゼルエンジン（Ｅ）を搭載したトラクタにおいて、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生時にトラクタに装着する作業機を駆動する作業機用油圧システム（６８）を駆動ように構成したことを特徴とするトラクタ。
【請求項２】
前記作業機用油圧システム（６８）を駆動してディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を再生するときにおいては、作業機用油圧システム（６８）のオイルをオイルクーラ（６９）で冷却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】
ディーゼルエンジンエンジン（Ｅ）のシリンダ室（５）への吸気系にヒータ（７２）を設け、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生時には前記ヒータ（７２）に通電して吸気温度を上昇するように構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトラクタ。
【請求項４】
ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の上流側の排気系にヒータ（７３）を設け、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生時には前記ヒータ（７３）に通電して排気温度を上昇す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１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−１１２５６（Ｐ２０１３−１１２５６Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４５９７８（Ｐ２０１１−１４５９７８）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【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２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（００００００１２５）井関農機株式会社 (3,813)
【Ｆターム（参考）】
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