作業車両
【課題】排気ガスの排出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状態把握、及び再生の容易化。
【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を備えたディーゼルエンジンを搭載した作業車両において、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの上流側及び下流側の排気ガス圧力を圧力センサで測定可能に構成し、エンジン停止直前の圧力センサの差圧が所定値以上の圧力を検出すると、エンジン停止後であっても作業車両の電源を自動的に起動して作業者への報知を行ない、作業者が選択スイッチで再生モードを選択すると、エンジンが自動的に始動してアイドリング回転数でディーゼルパティキュレートフィルタの再生を行なう構成とし、前記圧力センサの差圧が所定値以下になると、自動的にエンジン停止と電源停止を行なうことを特徴とする作業車両の構成とする。
【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を備えたディーゼルエンジンを搭載した作業車両において、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの上流側及び下流側の排気ガス圧力を圧力センサで測定可能に構成し、エンジン停止直前の圧力センサの差圧が所定値以上の圧力を検出すると、エンジン停止後であっても作業車両の電源を自動的に起動して作業者への報知を行ない、作業者が選択スイッチで再生モードを選択すると、エンジンが自動的に始動してアイドリング回転数でディーゼルパティキュレートフィルタの再生を行なう構成とし、前記圧力センサの差圧が所定値以下になると、自動的にエンジン停止と電源停止を行なうことを特徴とする作業車両の構成とする。
【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、及びコモンレールを備えたディーゼルエンジンを搭載した作業車両に関する。
【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前後の圧力を検出して所定値以上になると絞り弁を絞ってＤＰＦの温度を上昇させてＤＰＦを再生する構成である（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−９０３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述のような技術では、一旦エンジンを停止してしまうと、ＤＰＦの再生は行なわれず、次回の運転時にはＤＰＦは詰った状態であるので、エンジン馬力の低下により効率の良い運転ができないという欠点がある。
【０００４】
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作業車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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を搭載した作業車両において、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の上流側及び下流側の排気ガス圧力を圧力センサ（５８），（５３）で測定可能に構成し、エンジン停止直前の圧力センサ（５８），（５３）の差圧が所定値以上の圧力を検出すると、エンジン停止後であっても作業車両の電源を自動的に起動して作業者への報知を行ない、作業者が選択スイッチ（６７）で再生モードを選択すると、エンジンが自動的に始動してアイドリング回転数でディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生を行なう構成とし、前記圧力センサ（５８），（５３）の差圧が所定値以下になると、自動的にエンジン停止と電源停止を行なうことを特徴とする作業車両としたものである。
【０００６】
請求項１の作用は、燃焼した排気ガスはシリンダから出ていくが、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）は排気ガス中の粒状化物質（ＰＭ）を捕集する。しかし、低負荷状態が長時間続くと粒状化物質（ＰＭ）が蓄積状態となって詰ってしまう。この詰り状態を圧力センサ（５８），（５３）で測定する。
【０００７】
エンジン停止直前の圧力センサ（５８），（５３）の差圧が所定値以上の圧力を検出すると、エンジン停止後であっても作業車両の電源を自動的に起動して作業者への報知を行なう。そして、作業者が選択スイッチ（６７）で再生モードを選択すると、エンジンが自動的に始動してアイドリング回転数でディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生を行なう。その後、圧力センサ（５８），（５３）の差圧が所定値以下になると、自動的にエンジン停止と電源停止を行なう。
【０００８】
請求項２記載の発明では、前記ディーゼルエンジンにコモンレール（１）を設けるとともに前記ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の下流側に空燃費センサ（６３）を設け、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生中に空燃費センサ（６３）の検出値が適正な値となるようにコモンレール（１）からの燃料噴射制御を行うように構成したことを特徴とする請求項１記載の作業車両としたものである。
【０００９】
請求項２の作用は、請求項１の作用に加え、ディーゼルエンジンにコモンレール（１）を設け、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の下流側に空燃費センサ（６３）を設ける。ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生中に空燃費センサ（６３）の検出値が適正な値となるようにコモンレール（１）からの燃料噴射制御を行う。
【発明の効果】
【００１０】
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、エンジン停止後においても、エンジン停止直前のディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の上流側及び下流側の排気ガス圧力の差圧が所定値以上であると、エンジン停止後であっても作業車両の電源を自動的に起動して作業者への報知を行なうので、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の状態を容易に把握することが可能となる。その後、作業者が選択スイッチ（６７）で再生モードを選択すると、エンジンが自動的に始動してアイドリング回転数でディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生を行ない、圧力センサ（５８），（５３）の差圧が所定値以下になると、自動的にエンジン停止と電源停止を行なうので、再生中であっても、作業者は本機側から離れてその他の作業などを行なうことが可能となる。
【００１１】
請求項２記載の発明においては、請求項１の効果に加え、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生中に空燃費センサ（６３）の検出値が適正な値となるようにコモンレール（１）からの燃料噴射制御を行うので、再生中の燃費が向上するようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
また、図６に示すように、一旦エンジンを停止しても、エンジン停止直前のＤＰＦ４６ｂの差圧が所定値以上であれば、警告（ランプやアラーム）を行い、作業者の選択でスイッチ６７を操作することで、キースイッチは切りであるにもかかわらず、自動でエンジンを始動してＤＰＦ４６ｂの再生を行い、再生が終了すると自動でエンジンを停止するように構成してもよい。
【００４９】
また、図７に示すように、ＤＰＦ４６ｂ前後の差圧が所定値以上になった場合は、キースイッチを切りにしてもエンジン停止せず、アイドリング状態で運転継続して再生を行なうように構成してもよい。そして、ＤＰＦ４６ｂ再生後は自動でエンジンを停止するように構成してもよい。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
次に、図８について説明する。
この場合においては、ＥＧＲ回路４４は吸気マニホールド３８への吸気管３８ａと、排気マニホールド４２からの排気管４２ｂとの間を直接接続している構成である。そして、吸気管３８ａとＤＰＦ４６ｂ上流側の管路６６とをバイパス回路６４で接続する構成としている。このバイパス回路６４にはバルブ６５を設けている。そして、ＤＰＦ４６ｂ前後の温度が異常に高い場合には、前記バルブ６５を開いて吸気側の空気を送って流速を上げてＤＰＦ４６ｂの温度を下げるようにする。これにより、ＤＰＦ４６ｂの異常燃焼を防止可能となる。この場合、燃料噴射量を少なくするように構成することで、排気系の溶損を防止できるようになる。
【００５５】
また、高回転、低負荷時において、前記バルブ６５を開くことで、触媒の反応に必要な酸素の供給を行なうことが可能となる。
前記バイパス回路６４からの放出は、管路６６内を流れる排気ガスに対して略垂直となるように構成することで、排気ガスの拡散が行なわれるようになる。このため、ＤＰＦ４６ｂへの粒状化物質ＰＭの堆積は均一になり、ＤＰＦ４６ｂの一部が詰まるようなことを防止できるようになる。図８に示しているＥＧＲバルブと絞り弁については、図５で説明したＥＧＲバルブ４３と絞り弁４７と同じ機能を有するものである。
【００５６】
次に、図９について説明する。
Ｌ１は従来の出力を示し、Ｌ２は本提案の出力を示している。Ｌ３は従来のトルクを示し、Ｌ４は本提案のトルクを示している。
【００５７】
即ち、定格出力から最大トルクと同じトルクになる回転まで、定格出力と同一出力（最大出力帯）を構成している。この最大トルクと同じトルクになる回転から最大トルクまで同一トルク（最大トルク帯）を構成している。このように構成することで、ロータリなど定格回転での高負荷作業を行なう場合に、過負荷状態になっても、トルクが急激に増大するため、大きな回転低下につながらず復帰することが可能となる。
【００５８】
また、負荷状態をモニタリングし、エンジン回転（エンジン回転とミッションでもよい）により車速を制御することで、負荷状態を最適化するようにする。これにより、最大出力帯であれば同一出力のため、エンジン回転による車速の微調整が可能となり、負荷率をモニタリングし、車速を調節することにより、負荷状態を最適化することができるようになる。エンジン回転とミッションにより車速を制御すると、より滑らかな変速が可能となる。
【００５９】
さらに、定常作業負荷状態を選択可能にする。これにより、最大出力帯内であれば同一出力のため、エンジン回転による車速の微調整が可能となり、負荷率をモニタリングし、ミッションによる車速変更とエンジン回転による微調整を組み合わせることにより負荷状態を最適化し、より滑らかな変速が可能となる。そして、定常作業負荷状態を選択（定常作業の負荷を軽めに設定）することにより、過負荷時のバックアップにより余裕を持たせることができるようになる。
【００６０】
さらに、圃場の状態により定常作業負荷状態（出力、エンジン回転、車速、ギヤ）を自動制御する構成とする。これにより、負荷率のモニタリングにより圃場の状態を把握し、過負荷時のバックアップを考慮し、定常作業負荷（出力、エンジン回転、車速、ギヤ）を自動制御することにより、より安定した作業が可能となる。さらに、ユーザーの好みにより、スピード優先と安定性優先を選択可能にすることで、作業能率が向上するようになる。
【００６１】
図５で説明したＥＧＲバルブ４３の別制御について説明する。吸気温度と冷却水温度から冷間の程度を場合分けし、補正係数によりＥＧＲバルブ４３の開度を調整して還元率を制御するように構成してもよい。冷間時のＥＧＲ還元は、シリンダーライナー及びピストンリング等の腐食磨耗を促進させるため、還元率を下げた方が耐久性が向上する。よって前述のような冷間時補正マップを設けて制御することで、耐久性が向上するようになる。補正係数としては、例えば、強冷間補正では０．６、中冷間補正では０．８、弱冷間補正では０．９５程度が望ましい。ただし、ブローバイガス還元過多の場合は、補正係数ゼロにてマップによる制御を行なわないようにする。
【００６２】
次に、図１０について説明する。
エンジン始動時においては、安定燃焼開始の直前でアンダーシュートが発生する。特に、冷間始動時に顕著となる。この現象を防止するために、図１０に示す制御を行なう構成とする。即ち、エンジン始動時に冷却水温を測定し、水温に応じて補正係数を算出して燃料噴射量の補正を行う構成とする。この補正は、アンダーシュートに入ろうとするエンジン回転数の傾きを制御するものであり、低温時においては、セルスタータ時の高回転数から燃焼時の回転数へ下がっていく移行時の傾きを小さくなるように制御する。
【００６３】
また、図１１に示すように、作業後にエンジン回転数が高回転状態で所定時間放置されると、自動的にアイドリング状態になるようにする。このとき、アクセルレバーは自動では動かない。そして、再びエンジン回転数を元の回転数Ｒに復帰させる場合は、アクセルレバーを元の位置よりも所定量Ｄ超えないと復帰しない構成とする。これにより、アクセルレバーの戻し忘れを防止できるようになる。また、前述したように、作業後にエンジン回転数が高回転状態で所定時間放置されると、自動的にアイドリング状態になるようにする構成としているが、この機能を実行させないように構成してもよい。選択スイッチ等で選択することで、作業の幅が広がるようになり、作業効率が向上するようになる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
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可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【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】再生モードのフローチャート図
【図７】再生モードのフローチャート図
【図８】吸気系と排気系の模式図
【図９】性能曲線図
【図１０】エンジン始動時補正のフローチャート図
【図１１】エンジン回転数のタイムチャート図
【符号の説明】
【００６６】
ＰＭ 粒状化物質
１ コモンレール
４６ｂ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
５８，５３ 圧力センサ
６３ 空燃費センサ
６７ 選択スイッチ
【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、及びコモンレールを備えたディーゼルエンジンを搭載した作業車両に関する。
【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前後の圧力を検出して所定値以上になると絞り弁を絞ってＤＰＦの温度を上昇させてＤＰＦを再生する構成である（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−９０３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述のような技術では、一旦エンジンを停止してしまうと、ＤＰＦの再生は行なわれず、次回の運転時にはＤＰＦは詰った状態であるので、エンジン馬力の低下により効率の良い運転ができないという欠点がある。
【０００４】
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作業車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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を搭載した作業車両において、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の上流側及び下流側の排気ガス圧力を圧力センサ（５８），（５３）で測定可能に構成し、エンジン停止直前の圧力センサ（５８），（５３）の差圧が所定値以上の圧力を検出すると、エンジン停止後であっても作業車両の電源を自動的に起動して作業者への報知を行ない、作業者が選択スイッチ（６７）で再生モードを選択すると、エンジンが自動的に始動してアイドリング回転数でディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生を行なう構成とし、前記圧力センサ（５８），（５３）の差圧が所定値以下になると、自動的にエンジン停止と電源停止を行なうことを特徴とする作業車両としたものである。
【０００６】
請求項１の作用は、燃焼した排気ガスはシリンダから出ていくが、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）は排気ガス中の粒状化物質（ＰＭ）を捕集する。しかし、低負荷状態が長時間続くと粒状化物質（ＰＭ）が蓄積状態となって詰ってしまう。この詰り状態を圧力センサ（５８），（５３）で測定する。
【０００７】
エンジン停止直前の圧力センサ（５８），（５３）の差圧が所定値以上の圧力を検出すると、エンジン停止後であっても作業車両の電源を自動的に起動して作業者への報知を行なう。そして、作業者が選択スイッチ（６７）で再生モードを選択すると、エンジンが自動的に始動してアイドリング回転数でディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生を行なう。その後、圧力センサ（５８），（５３）の差圧が所定値以下になると、自動的にエンジン停止と電源停止を行なう。
【０００８】
請求項２記載の発明では、前記ディーゼルエンジンにコモンレール（１）を設けるとともに前記ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の下流側に空燃費センサ（６３）を設け、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生中に空燃費センサ（６３）の検出値が適正な値となるようにコモンレール（１）からの燃料噴射制御を行うように構成したことを特徴とする請求項１記載の作業車両としたものである。
【０００９】
請求項２の作用は、請求項１の作用に加え、ディーゼルエンジンにコモンレール（１）を設け、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の下流側に空燃費センサ（６３）を設ける。ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生中に空燃費センサ（６３）の検出値が適正な値となるようにコモンレール（１）からの燃料噴射制御を行う。
【発明の効果】
【００１０】
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、エンジン停止後においても、エンジン停止直前のディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の上流側及び下流側の排気ガス圧力の差圧が所定値以上であると、エンジン停止後であっても作業車両の電源を自動的に起動して作業者への報知を行なうので、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の状態を容易に把握することが可能となる。その後、作業者が選択スイッチ（６７）で再生モードを選択すると、エンジンが自動的に始動してアイドリング回転数でディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生を行ない、圧力センサ（５８），（５３）の差圧が所定値以下になると、自動的にエンジン停止と電源停止を行なうので、再生中であっても、作業者は本機側から離れてその他の作業などを行なうことが可能となる。
【００１１】
請求項２記載の発明においては、請求項１の効果に加え、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生中に空燃費センサ（６３）の検出値が適正な値となるようにコモンレール（１）からの燃料噴射制御を行うので、再生中の燃費が向上するようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
また、図６に示すように、一旦エンジンを停止しても、エンジン停止直前のＤＰＦ４６ｂの差圧が所定値以上であれば、警告（ランプやアラーム）を行い、作業者の選択でスイッチ６７を操作することで、キースイッチは切りであるにもかかわらず、自動でエンジンを始動してＤＰＦ４６ｂの再生を行い、再生が終了すると自動でエンジンを停止するように構成してもよい。
【００４９】
また、図７に示すように、ＤＰＦ４６ｂ前後の差圧が所定値以上になった場合は、キースイッチを切りにしてもエンジン停止せず、アイドリング状態で運転継続して再生を行なうように構成してもよい。そして、ＤＰＦ４６ｂ再生後は自動でエンジンを停止するように構成してもよい。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
次に、図８について説明する。
この場合においては、ＥＧＲ回路４４は吸気マニホールド３８への吸気管３８ａと、排気マニホールド４２からの排気管４２ｂとの間を直接接続している構成である。そして、吸気管３８ａとＤＰＦ４６ｂ上流側の管路６６とをバイパス回路６４で接続する構成としている。このバイパス回路６４にはバルブ６５を設けている。そして、ＤＰＦ４６ｂ前後の温度が異常に高い場合には、前記バルブ６５を開いて吸気側の空気を送って流速を上げてＤＰＦ４６ｂの温度を下げるようにする。これにより、ＤＰＦ４６ｂの異常燃焼を防止可能となる。この場合、燃料噴射量を少なくするように構成することで、排気系の溶損を防止できるようになる。
【００５５】
また、高回転、低負荷時において、前記バルブ６５を開くことで、触媒の反応に必要な酸素の供給を行なうことが可能となる。
前記バイパス回路６４からの放出は、管路６６内を流れる排気ガスに対して略垂直となるように構成することで、排気ガスの拡散が行なわれるようになる。このため、ＤＰＦ４６ｂへの粒状化物質ＰＭの堆積は均一になり、ＤＰＦ４６ｂの一部が詰まるようなことを防止できるようになる。図８に示しているＥＧＲバルブと絞り弁については、図５で説明したＥＧＲバルブ４３と絞り弁４７と同じ機能を有するものである。
【００５６】
次に、図９について説明する。
Ｌ１は従来の出力を示し、Ｌ２は本提案の出力を示している。Ｌ３は従来のトルクを示し、Ｌ４は本提案のトルクを示している。
【００５７】
即ち、定格出力から最大トルクと同じトルクになる回転まで、定格出力と同一出力（最大出力帯）を構成している。この最大トルクと同じトルクになる回転から最大トルクまで同一トルク（最大トルク帯）を構成している。このように構成することで、ロータリなど定格回転での高負荷作業を行なう場合に、過負荷状態になっても、トルクが急激に増大するため、大きな回転低下につながらず復帰することが可能となる。
【００５８】
また、負荷状態をモニタリングし、エンジン回転（エンジン回転とミッションでもよい）により車速を制御することで、負荷状態を最適化するようにする。これにより、最大出力帯であれば同一出力のため、エンジン回転による車速の微調整が可能となり、負荷率をモニタリングし、車速を調節することにより、負荷状態を最適化することができるようになる。エンジン回転とミッションにより車速を制御すると、より滑らかな変速が可能となる。
【００５９】
さらに、定常作業負荷状態を選択可能にする。これにより、最大出力帯内であれば同一出力のため、エンジン回転による車速の微調整が可能となり、負荷率をモニタリングし、ミッションによる車速変更とエンジン回転による微調整を組み合わせることにより負荷状態を最適化し、より滑らかな変速が可能となる。そして、定常作業負荷状態を選択（定常作業の負荷を軽めに設定）することにより、過負荷時のバックアップにより余裕を持たせることができるようになる。
【００６０】
さらに、圃場の状態により定常作業負荷状態（出力、エンジン回転、車速、ギヤ）を自動制御する構成とする。これにより、負荷率のモニタリングにより圃場の状態を把握し、過負荷時のバックアップを考慮し、定常作業負荷（出力、エンジン回転、車速、ギヤ）を自動制御することにより、より安定した作業が可能となる。さらに、ユーザーの好みにより、スピード優先と安定性優先を選択可能にすることで、作業能率が向上するようになる。
【００６１】
図５で説明したＥＧＲバルブ４３の別制御について説明する。吸気温度と冷却水温度から冷間の程度を場合分けし、補正係数によりＥＧＲバルブ４３の開度を調整して還元率を制御するように構成してもよい。冷間時のＥＧＲ還元は、シリンダーライナー及びピストンリング等の腐食磨耗を促進させるため、還元率を下げた方が耐久性が向上する。よって前述のような冷間時補正マップを設けて制御することで、耐久性が向上するようになる。補正係数としては、例えば、強冷間補正では０．６、中冷間補正では０．８、弱冷間補正では０．９５程度が望ましい。ただし、ブローバイガス還元過多の場合は、補正係数ゼロにてマップによる制御を行なわないようにする。
【００６２】
次に、図１０について説明する。
エンジン始動時においては、安定燃焼開始の直前でアンダーシュートが発生する。特に、冷間始動時に顕著となる。この現象を防止するために、図１０に示す制御を行なう構成とする。即ち、エンジン始動時に冷却水温を測定し、水温に応じて補正係数を算出して燃料噴射量の補正を行う構成とする。この補正は、アンダーシュートに入ろうとするエンジン回転数の傾きを制御するものであり、低温時においては、セルスタータ時の高回転数から燃焼時の回転数へ下がっていく移行時の傾きを小さくなるように制御する。
【００６３】
また、図１１に示すように、作業後にエンジン回転数が高回転状態で所定時間放置されると、自動的にアイドリング状態になるようにする。このとき、アクセルレバーは自動では動かない。そして、再びエンジン回転数を元の回転数Ｒに復帰させる場合は、アクセルレバーを元の位置よりも所定量Ｄ超えないと復帰しない構成とする。これにより、アクセルレバーの戻し忘れを防止できるようになる。また、前述したように、作業後にエンジン回転数が高回転状態で所定時間放置されると、自動的にアイドリング状態になるようにする構成としているが、この機能を実行させないように構成してもよい。選択スイッチ等で選択することで、作業の幅が広がるようになり、作業効率が向上するようになる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
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可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【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】再生モードのフローチャート図
【図７】再生モードのフローチャート図
【図８】吸気系と排気系の模式図
【図９】性能曲線図
【図１０】エンジン始動時補正のフローチャート図
【図１１】エンジン回転数のタイムチャート図
【符号の説明】
【００６６】
ＰＭ 粒状化物質
１ コモンレール
４６ｂ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
５８，５３ 圧力センサ
６３ 空燃費センサ
６７ 選択スイッチ
【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を搭載した作業車両において、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の上流側及び下流側の排気ガス圧力を圧力センサ（５８），（５３）で測定可能に構成し、エンジン停止直前の圧力センサ（５８），（５３）の差圧が所定値以上の圧力を検出すると、エンジン停止後であっても作業車両の電源を自動的に起動して作業者への報知を行ない、作業者が選択スイッチ（６７）で再生モードを選択すると、エンジンが自動的に始動してアイドリング回転数でディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生を行なう構成とし、前記圧力センサ（５８），（５３）の差圧が所定値以下になると、自動的にエンジン停止と電源停止を行なうことを特徴とする作業車両。
【請求項２】
前記ディーゼルエンジンにコモンレール（１）を設けるとともに前記ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の下流側に空燃費センサ（６３）を設け、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生中に空燃費センサ（６３）の検出値が適正な値となるようにコモンレール（１）からの燃料噴射制御を行うように構成したことを特徴とする請求項１記載の作業車両。
【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を搭載した作業車両において、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の上流側及び下流側の排気ガス圧力を圧力センサ（５８），（５３）で測定可能に構成し、エンジン停止直前の圧力センサ（５８），（５３）の差圧が所定値以上の圧力を検出すると、エンジン停止後であっても作業車両の電源を自動的に起動して作業者への報知を行ない、作業者が選択スイッチ（６７）で再生モードを選択すると、エンジンが自動的に始動してアイドリング回転数でディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生を行なう構成とし、前記圧力センサ（５８），（５３）の差圧が所定値以下になると、自動的にエンジン停止と電源停止を行なうことを特徴とする作業車両。
【請求項２】
前記ディーゼルエンジンにコモンレール（１）を設けるとともに前記ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の下流側に空燃費センサ（６３）を設け、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生中に空燃費センサ（６３）の検出値が適正な値となるようにコモンレール（１）からの燃料噴射制御を行うように構成したことを特徴とする請求項１記載の作業車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−７７９５４（Ｐ２０１０−７７９５４Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５０５６５（Ｐ２００８−２５０５６５）
【出願日】平成２０年９月２９日（２００８．９．２９）
【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４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２９日（２００８．９．２９）
【出願人】（００００００１２５）井関農機株式会社 (3,813)
【Ｆターム（参考）】
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