作業車両
【課題】エンジンルーム内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を効率良く行うことを課題とする。
【解決手段】ディーゼルエンジンのシリンダーから排出される排気ガス中の粒状化物質を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタを設けるディーゼルエンジンを搭載した作業車両において、ディーゼルエンジンを搭載するエンジンルーム内であって、ディーゼルエンジンに冷却風を送風する冷却ファンからの冷却風の一部が通過する場所にディーゼルパティキュレートフィルタを設ける構成とし、該ディーゼルパティキュレートフィルタとエンジンとの間に仕切板を設け、該ディーゼルパティキュレートフィルタの再生時には前記冷却ファンの駆動を停止するように構成したことを特徴とする作業車両の構成とする。
【解決手段】ディーゼルエンジンのシリンダーから排出される排気ガス中の粒状化物質を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタを設けるディーゼルエンジンを搭載した作業車両において、ディーゼルエンジンを搭載するエンジンルーム内であって、ディーゼルエンジンに冷却風を送風する冷却ファンからの冷却風の一部が通過する場所にディーゼルパティキュレートフィルタを設ける構成とし、該ディーゼルパティキュレートフィルタとエンジンとの間に仕切板を設け、該ディーゼルパティキュレートフィルタの再生時には前記冷却ファンの駆動を停止するように構成した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を備えているディーゼルエンジンを備え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）をエンジンルーム内に配置している（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２００８−３１９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のような技術では、冷却風がＤＰＦにあたることで、ＤＰＦの再生時にＤＰＦの温度上昇が抑制されてしまい再生が効率良くできないという問題がある。
本発明の課題は、前述のような不具合を解消する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、ディーゼルエンジン（Ｅ）のシリンダー（５）から排出される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）を設けるディーゼルエンジン（Ｅ）を搭載した作業車両において、ディーゼルエンジン（Ｅ）を搭載するエンジンルーム内であって、ディーゼルエンジン（Ｅ）に冷却風を送風する冷却ファン（６１）からの冷却風の一部が通過する場所にディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を設ける構成とし、該ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）とエンジン（Ｅ）との間に仕切板（６３）を設け、該ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生時には前記冷却ファン（６１）の駆動を停止するように構成したことを特徴とする作業車両としたものである。
【０００６】
燃焼した排気ガスはディーゼルエンジンのシリンダー（５）から出ていくが、この途中で排気ガスはエンジンルーム内のディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を通過する。このとき、排気ガスに含まれる粒状化物質（ＰＭ）は、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）で捕集される。このため、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）は再生する必要がある。ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を再生するときには、冷却ファン（６１）の駆動を停止する。
【０００７】
請求項２記載の発明では、前記ディーゼルエンジン（Ｅ）の冷却水温度を検出する冷却水温センサ（Ｅ１）を設け、ディーゼルエンジン（Ｅ）とディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）との間の排気管（６４）に排気管加熱手段（６５）を設け、前記冷却水温センサ（Ｅ１）の検出値が所定値以上の場合は、前記冷却ファン（６１）の駆動を停止せずに前記排気管加熱手段（６５）で排気管（６４）を加熱するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の作業車両としたものである。
【０００８】
ディーゼルエンジンの冷却水温センサ（Ｅ１）の検出値が所定値以上の場合は、冷却ファン（６１）の駆動を停止せずに、排気管加熱手段（６５）で排気管（６４）を加熱する。
【発明の効果】
【０００９】
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、ＤＰＦ（４６ｂ）の再生時には、冷却ファン（６１）の駆動を停止するので、ＤＰＦ（４６ｂ）の温度上昇が速やかに行われ、ＤＰＦ（４６ｂ）の再生が効率良く実行可能となる。
【００１０】
請求項２記載の発明においては、請求項１の効果に加え、冷却水温センサ（Ｅ１）の検出値が所定値以上の場合は、冷却ファン（６１）の駆動を停止しないので、ディーゼルエンジン（Ｅ）のオーバーヒートを防止できるようになる。さらに、ディーゼルエンジン（Ｅ）とディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）との間の排気管（６４）を排気管加熱手段（６５）で加熱するので、排気ガス温度が上昇し、この結果、ＤＰＦ（４６ｂ）の再生が効率良く行われるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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】エンジン周辺の斜視図
【図７】排気管の断面図
【図８】温度センサの配置模式図
【図９】時間と後処理装置の温度変化のタイムチャート図
【図１０】エンジン周辺の左側面図
【図１１】エンジン周辺の右側面図
【図１２】エンジン周辺の斜視図
【図１３】フローチャート図
【図１４】時間と後処理装置の温度変化のタイムチャート図
【図１５】時間と後処理装置の温度変化のタイムチャート図
【図１６】時間と後処理装置の温度変化のタイムチャート図
【図１７】（ａ）エンジン周辺の左側面図、（ｂ）エンジン周辺の平面図
【図１８】エンジン周辺の左側面図
【発明を実施するための形態】
【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。ＥＣＵ１００には本機側のＣＰＵ２００が接続しており、互いに情報交換をしている。
【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、負荷の変動でエンジン回転数が変動するドループ制御である。エンジン回転数が変動すると出力も変動する。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変動（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を一定に保持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、エンジン回転数を維持するときである。
【００２０】
重作業モードＣは、前記通常作業モードＢと同様に、負荷が変動してもエンジン回転数を一定に保持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）は粒状化物室（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）４６ａ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、ＤＰＦ ４６ｂ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を設けておいて、この圧力センサ５２の値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。
【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５３を設け、この温度センサ５３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５３を設けているので、この温度センサ５３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。５８は温度センサ、５９は圧力センサ、６０は温度センサであり、その他の制御に利用する。
【００４２】
前述のように構成している後処理装置４６において、トラクターのどこに搭載するかが問題となる。そこで、図６に示すような配置とする。具体的にはボンネットで覆っているエンジンルーム内に搭載しているエンジンＥの上方に配置する構成とする。
【００４３】
次に、図６について説明する。
この図は、エンジンＥの上方にＤＰＦ４６ｂを横置きに載置した例を示している。６１は冷却ファンであり、６２は冷却ファン６１を駆動する冷却ファンモーターである。また、６３はＤＰＦ４６ｂとエンジンＥ本体を仕切っている仕切板である。このため、冷却ファン６１で起風された風は、エンジンＥ側とＤＰＦ４６ｂ側に向かって流れて冷却することになる。冷却ファン６１の前方にはラジエータ（図示せず）が配置されているので、冷却ファン６１で起風された風は、ラジエータも冷却することになる。このように、エンジンルーム内において、エンジンＥの上方にＤＰＦ４６ｂを配置することで、機体全体の外観が向上し、コンパクトな構成となる。また、仕切板６３を設けることで、ＤＰＦ４６ｂが持つ熱の影響をエンジンや周辺の機器類に及ぼすことを防止できるようになる。冷却ファン６１からの冷却風の一部がＤＰＦ４６ｂ方向に向かうことで、ＤＰＦ４６ｂ周辺の雰囲気温度を下げることも可能となり、熱害を防止できるようになる。
【００４４】
しかしながら、ＤＰＦ４６ｂを再生する場合には、ＤＰＦ４６ｂ自体の温度が所定値以上に上昇しなくてはならないが、図６の構成では、ＤＰＦ４６ｂの再生中にも冷却ファン６１からの風がＤＰＦ４６ｂに当たってしまい、ＤＰＦ４６ｂの再生が効率良くできない問題がある。
【００４５】
そこで、ＤＰＦ４６ｂの再生（手動再生、自動再生）に入ると、冷却ファン６１を駆動している冷却ファンモーター６２の駆動を停止するようにする。これにより、ＤＰＦ４６ｂの温度上昇が早くなり、効率良くＤＰＦ４６ｂが再生可能となる。
【００４６】
このとき、エンジンＥ自体の温度、エンジンオイルの温度、そして冷却水の温度が低ければ問題ない。しかしながら、特に、冷却水の温度が高い場合は、冷却ファンモーター６２の駆動を停止してしまうと、オーバーヒートの可能性が出てくる。そこで、冷却水の温度を検出する冷却水温センサＥ１を設け（冷却水経路系に設置）、冷却水温の情報をＥＣＵ１００に入力し、冷却水温が所定値以上の場合は、冷却ファンモーター６２を低速で回転させるようにする。それでもオーバーヒートの可能性がある場合は、冷却ファンモーター６２は通常の回転で駆動する構成とする。このときは、後述する熱線６５に電流を流して、ＤＰＦ４６ｂに入る前の排気ガスの温度を上昇させる構成とする。これにより、エンジンＥのオーバーヒートを防止できるとともに、ＤＰＦ４６ｂの再生効率も向上するようになる。また、前述した後処理装置４６内の温度センサ５８，６０で測定している排気ガスの温度が、所定値以上になると、熱線６５の加熱は停止するようにする。ＤＰＦ４６ｂの上流側にＤＯＣ４６ａを設けるような構成でもよい。
【００４７】
６４は過給器ＴＢとＤＯＣ４６ａ（ＤＰＦ４６ｂでもよい）との間の排気管であり、フレキシビル管で構成している。そして、図７に示すように、凹凸状態となっているフレキシビル管の凹部に熱線６５を巻き付ける構成とする。この熱線６５を中心にヒータ回路６６を構成する。ＥＣＵ１００には、後処理装置４６内の温度センサ５８や５９からの情報が入力し、ＤＰＦ４６ｂの再生時に必要な温度まで上昇しているかを判断する。必要な温度まで達していれば熱線６５に電流は流さないが、必要な温度まで上昇していない場合は、熱線６５に電流を流す構成とする。これにより、熱線６５と排気管６４（フレキシビル管）の温度が上昇し、排気管６４内を通過する排気ガスの温度が上昇するようになるので、ＤＰＦ４６ｂの再生効率が向上するようになる。
【００４８】
図８と図９は、ＤＰＦ４６ｂ内の目標温度到達時間を短縮するための制御の構成である。ＤＯＣ４６ａの上流側に温度センサＴ１を設け、ＤＯＣ４６ａの下流側に温度センサＴ２を設ける。また、ＤＰＦ４６ｂの下流側に温度センサＴ３を設ける。図９のラインＴ０は、ＤＰＦ４６ｂ再生時におけるＤＰＦ４６ｂ内の目標温度である。
【００４９】
ＤＰＦ４６ｂを再生するときには、メイン噴射の後にポスト噴射を行うが、前記ＤＯＣ４６ａの下流側に設置している温度センサＴ２の値の変化の傾きに応じて、ポスト噴射量を変更する構成とする。即ち、傾きの度合いに応じて所定の係数を通常のポスト噴射量に乗じるようにする。傾きが小さい場合は係数を大きくし、傾きが大きい場合は係数を小さくする。これにより、ＤＰＦ４６ｂ内の目標温度到達時間が短縮されて、効率良くＤＰＦ４６ｂが再生されるようになる。
【００５０】
図１０の構成は、前述した図６の構成と同じように、ＤＰＦ４６ｂをエンジンルーム内のエンジンＥの上方に設置し、その上方をボンネット６８で覆う構成としている。そして、ＤＰＦ４６ｂの前方に遮蔽板７０を設け、ＤＰＦ４６ｂの周囲であってエンジンＥとの間に遮蔽板７１を設ける構成としている。また、ＤＰＦ４６ｂの後方にはガイドプレート７１を設けており、冷却ファン６１からの風を受けて案内して、ボンネット６８のスリット６９から機外へ排出する構成としている。スリット６９はＤＰＦ４６ｂの近傍（上方）位置としている。
【００５１】
これにより、冷却ファン６１からの冷却風が直接ＤＰＦ４６ｂに当たらないので、ＤＰＦ４６ｂ内部の温度を高温に維持することができ、ＤＰＦ４６ｂの再生が効率良くできるようになる。
【００５２】
また、このように構成することでＤＰＦ４６ｂ周辺の温度が上昇してしまい、周辺の機器類に熱害を及ぼすことがあるが、冷却ファン６１からの風をガイドプレート７２で導いて、ＤＰＦ４６ｂ上方に構成しているボンネット６８のスリット６９から機外へと放出するようにしているので、ＤＰＦ４６ｂ周辺の空気が一緒に機外へ出て行き、ＤＰＦ４６ｂ周辺の雰囲気温度が下って機器類への熱害を防止できるようになる。
【００５３】
また、１４はキャビンであるが、キャビン１４内の空気を機外へ排出する経路は、矢印で示しているように経路Ｒ１で排出する構成とする。即ち、キャビン１４前部からエンジンルーム内へと排出し、ガイドプレート７２の外側を通過して冷却ファン６１からの風と合流して、ボンネット６８のスリット６９から排出する構成とする。これにより、エンジンルーム内の空気の対流が大きくなることで雰囲気温度が低下し、エンジンルーム内の各種機器類への熱害を防止できるようになる。
【００５４】
また、キャビン１４内の空気の機外への排出経路は、前記経路Ｒ１に加えて、経路Ｒ２を設ける構成とする。通常は経路Ｒ２から機外へと排出するが、ＤＰＦ４６ｂ下流側の排気ガスの温度上昇により、経路Ｒ２から経路Ｒ１に切り換えるように構成してもよい。ＤＰＦ４６ｂ下流側の排気ガスの温度測定センサは、前述した図８の温度センサＴ３で測定する。
【００５５】
図１１に示すように、エンジンルーム８０内に配置しているエンジンＥとＤＰＦ４６ｂについては、仕切板７３で仕切って独立した配置構成とする。そして、ＤＰＦ４６ｂ周辺の空気の雰囲気温度が上昇し過ぎないようにするために、ファン８１を設ける構成とする。このファン８１の駆動は、クランク軸７６に設けたプーリ７７からベルト７８を介して、ファン８１に設けたプーリ７９に伝動して、ファン８１を回転駆動する構成とする。図１２には、斜視図を示している。
【００５６】
また、ボンネット６８に空気取り入れ口７４を設けてファン８１の吸引力で空気を取り入れる構成とする。そして、空気排出口７５から機外へと排気するように構成している。排出口７５の位置については、ＤＰＦ４６ｂ周辺の空気を効率良く機外へと排出する位置とする。これにより、再生時にはかなり高温となるＤＰＦ４６ｂ周辺の空気の雰囲気温度を下げることが可能となる。また、ファン８１から発生する風の強さが強すぎると、ＤＰＦ４６ｂの本体自体の温度が下ってしまうので、ファン８１の回転数が速くなりすぎないように、前記プーリ７７とプーリ７９の変速比で決定するようにする。
【００５７】
図１３のフローチャートは、ＤＰＦ４６ｂ内でＰＭが異常燃焼した場合の対処方法である。異常燃焼を放置しておくと、ＤＰＦ４６ｂが溶けてしまうおそれがある。このフローチャートでのＤＰＦ後温度測定値は、前記図８で示している温度センサＴ３での測定値である。
【００５８】
基準温度の関係は、
基準温度Ｔ４＜基準温度Ｔ５＜基準温度Ｔ６
である。
【００５９】
ステップＳ１でＤＰＦ後温度が基準温度Ｔ４よりも高い場合は、ステップＳ２でポスト噴射を停止する。次に、ステップＳ３でＤＰＦ後温度が基準温度Ｔ５よりも高い場合は、ステップＳ４で吸気バルブの閉塞量を増加させる。ステップＳ５でＤＰＦ後温度が基準温度Ｔ６よりも低くない場合、即ち、基準温度Ｔ６よりも高い場合は、エンジンを緊急停止する。ステップＳ５でＤＰＦ後温度が基準温度Ｔ６よりも低い場合は、ステップＳ６で経過を監視し、ステップＳ７でＤＰＦ後温度が基準温度Ｔ７よりも低くなると、エンジン停止を指示する。
【００６０】
前記基準温度Ｔ５よりも高くなった場合においては、一旦温度が下ってもＤＰＦ４６ｂの再生制御（ポスト噴射）は行わない構成とする。そして、ＤＰＦ４６ｂの再生制御を開始する時点の温度まで下がると、再生制御（ポスト噴射）を再開する構成とするが、基準温度Ｔ５を超えるまでの時点で、ある程度は再生されているので、再び再生しなくてはならない状態（圧力値上昇）になってから再生制御を行うように構成してもよい。
【００６１】
図１４は図１３のフローチャート図の流れをグラフで示しており、横軸が時間の流れで、縦軸が温度である。一旦ＤＰＦ４６ｂが高温状態になった後、基準温度Ｔ７の正常温度近くまで下ってきた温度である。正常温度に近い温度まで下ってきているが、一旦高温の基準温度Ｔ５まで上昇しているので、基準温度Ｔ７まで下った時点でエンジン停止（緊急ではない）を指示して、メンテナンスを行う構成とする。このように、ＤＰＦ４６ｂ内での燃焼速度を抑制することで、ＤＰＦ４６ｂ内での異常燃焼を解消し、ＤＰＦ４６ｂ自体の溶損を防止できるようになる。
【００６２】
次に、図１５について説明する。
ＤＰＦ４６ｂの後温度（図８に示す温度センサＴ３の値）が一定の基準温度Ｔ８を超えた状態で、再生が完了しないままエンジンを手動停止（自動停止でもよい）した場合の制御の構成である。この場合、ＤＰＦ４６ｂの後温度とエンジンの冷却水温度が安全判定温度以下まで低下していないと、エンジンの再始動を牽制する構成とする。そして、ＤＰＦ４６ｂの後温度とエンジンの冷却水温度が所定の安全判定温度よりも下がると、エンジンを始動可能とする。そして、エンジンの再始動後は、音声や表示装置などでＤＰＦ４６ｂの再生を促すように構成する。前述のように、ＤＰＦ４６ｂの後温度が一定の基準温度Ｔ８を超えると、エンジンを自動停止することで、ＤＰＦ４６ｂの異常燃焼や溶損を防止できるようになる。また、ＤＰＦ４６ｂの後温度とエンジンの冷却水温度が所定の安全判定温度よりも下がると、エンジンを始動可能としてＤＰＦ４６ｂの再生制御を再開することで、安全性も向上するようになる。
【００６３】
また、図１６に示すように、ＤＰＦ４６ｂの後温度が異常高温Ｔ９になると、エンジンを緊急停止する構成とする。この場合においても、ＤＰＦ４６ｂの後温度とエンジンの冷却水温度がそれぞれ所定の安全判定温度以下になると、エンジンの再始動を許可する制御を行う構成とする。この場合は、異常高温Ｔ９までＤＰＦ４６ｂの温度が上昇しているので、エンジンの再始動後は、ＰＴＯの駆動など、負荷が大きく作用する作業動作の牽制を行う構成とし、作業車両の移動のみを許可する構成とする。また、エンジンの再始動後は、ＤＰＦの交換指示を促し（音声、表示装置等）、交換を実行してエラーのリセット後に作業動作の許可を行う構成とする。これにより、ＤＰＦの異常燃焼や溶損を防止して、安全性が向上するようになる。
【００６４】
図１７の（ａ）はエンジン周辺の左側面図であり、図１７（ｂ）のエンジン周辺の平面図である。
図１７（ａ）に示すように、ＤＰＦ４６ｂをエンジンＥの左側方であって、サイドカバー８２の内側に設ける構成とする。サイドカバー８２の一部を切り欠いてＤＰＦ４６ｂを配置し、ＤＰＦ４６ｂの外側はカバー８３で覆う構成とする。このカバー８３については、サイドカバー８２を塑性変形させて一体構成としてもよい。そして、ＤＰＦ４６ｂはカバー８３に対してステー８３（防振ゴム等）を介して取り付ける構成としている。８５は排熱用のスリット開放部である。
【００６５】
また、ＤＰＦ４６ｂとエンジンＥとの間は、フレキシブル管８６で接続する構成としているので、ＤＰＦ４６ｂはサイドカバー８２、カバー８３と共に、回動支点８４を中心に側方に回動する構成である。これにより、エンジンＥ本体やＤＰＦ４６ｂなどのメンテナンスを容易に行うことが可能となる。
【００６６】
図１８は、ボンネット６８の内側にＤＰＦ４６ｂを設ける場合の構成を示している。ＤＰＦ４６ｂは、支持部材８９（防振ゴム等）を介してボンネット６８の内側に取り付けられている。そして、ＤＰＦ４６ｂとエンジンＥとの間は、フレキシブル管８７で接続する構成としているので、ボンネット６８を回動支点８８を中心にオープンすると、ＤＰＦ４６ｂも一諸に回動する構成である。これにより、エンジンＥ本体やＤＰＦ４６ｂなどのメンテナンスが容易に可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
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。
【符号の説明】
【００６８】
５ ディーゼルエンジンのシリンダー
４６ｂ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
６１ 冷却ファン
６３ 仕切板
６４ 排気管（フレキシビル管）
６５ 排気管加熱手段（熱線）
Ｅ ディーゼルエンジン
Ｅ１ 冷却水温センサ
ＰＭ 粒状化物質
【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を備えているディーゼルエンジンを備え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）をエンジンルーム内に配置している（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２００８−３１９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のような技術では、冷却風がＤＰＦにあたることで、ＤＰＦの再生時にＤＰＦの温度上昇が抑制されてしまい再生が効率良くできないという問題がある。
本発明の課題は、前述のような不具合を解消する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、ディーゼルエンジン（Ｅ）のシリンダー（５）から排出される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）を設けるディーゼルエンジン（Ｅ）を搭載した作業車両において、ディーゼルエンジン（Ｅ）を搭載するエンジンルーム内であって、ディーゼルエンジン（Ｅ）に冷却風を送風する冷却ファン（６１）からの冷却風の一部が通過する場所にディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を設ける構成とし、該ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）とエンジン（Ｅ）との間に仕切板（６３）を設け、該ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生時には前記冷却ファン（６１）の駆動を停止するように構成したことを特徴とする作業車両としたものである。
【０００６】
燃焼した排気ガスはディーゼルエンジンのシリンダー（５）から出ていくが、この途中で排気ガスはエンジンルーム内のディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を通過する。このとき、排気ガスに含まれる粒状化物質（ＰＭ）は、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）で捕集される。このため、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）は再生する必要がある。ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を再生するときには、冷却ファン（６１）の駆動を停止する。
【０００７】
請求項２記載の発明では、前記ディーゼルエンジン（Ｅ）の冷却水温度を検出する冷却水温センサ（Ｅ１）を設け、ディーゼルエンジン（Ｅ）とディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）との間の排気管（６４）に排気管加熱手段（６５）を設け、前記冷却水温センサ（Ｅ１）の検出値が所定値以上の場合は、前記冷却ファン（６１）の駆動を停止せずに前記排気管加熱手段（６５）で排気管（６４）を加熱するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の作業車両としたものである。
【０００８】
ディーゼルエンジンの冷却水温センサ（Ｅ１）の検出値が所定値以上の場合は、冷却ファン（６１）の駆動を停止せずに、排気管加熱手段（６５）で排気管（６４）を加熱する。
【発明の効果】
【０００９】
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、ＤＰＦ（４６ｂ）の再生時には、冷却ファン（６１）の駆動を停止するので、ＤＰＦ（４６ｂ）の温度上昇が速やかに行われ、ＤＰＦ（４６ｂ）の再生が効率良く実行可能となる。
【００１０】
請求項２記載の発明においては、請求項１の効果に加え、冷却水温センサ（Ｅ１）の検出値が所定値以上の場合は、冷却ファン（６１）の駆動を停止しないので、ディーゼルエンジン（Ｅ）のオーバーヒートを防止できるようになる。さらに、ディーゼルエンジン（Ｅ）とディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）との間の排気管（６４）を排気管加熱手段（６５）で加熱するので、排気ガス温度が上昇し、この結果、ＤＰＦ（４６ｂ）の再生が効率良く行われるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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】エンジン周辺の斜視図
【図７】排気管の断面図
【図８】温度センサの配置模式図
【図９】時間と後処理装置の温度変化のタイムチャート図
【図１０】エンジン周辺の左側面図
【図１１】エンジン周辺の右側面図
【図１２】エンジン周辺の斜視図
【図１３】フローチャート図
【図１４】時間と後処理装置の温度変化のタイムチャート図
【図１５】時間と後処理装置の温度変化のタイムチャート図
【図１６】時間と後処理装置の温度変化のタイムチャート図
【図１７】（ａ）エンジン周辺の左側面図、（ｂ）エンジン周辺の平面図
【図１８】エンジン周辺の左側面図
【発明を実施するための形態】
【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。ＥＣＵ１００には本機側のＣＰＵ２００が接続しており、互いに情報交換をしている。
【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、負荷の変動でエンジン回転数が変動するドループ制御である。エンジン回転数が変動すると出力も変動する。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変動（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を一定に保持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、エンジン回転数を維持するときである。
【００２０】
重作業モードＣは、前記通常作業モードＢと同様に、負荷が変動してもエンジン回転数を一定に保持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）は粒状化物室（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）４６ａ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、ＤＰＦ ４６ｂ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を設けておいて、この圧力センサ５２の値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。
【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５３を設け、この温度センサ５３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５３を設けているので、この温度センサ５３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。５８は温度センサ、５９は圧力センサ、６０は温度センサであり、その他の制御に利用する。
【００４２】
前述のように構成している後処理装置４６において、トラクターのどこに搭載するかが問題となる。そこで、図６に示すような配置とする。具体的にはボンネットで覆っているエンジンルーム内に搭載しているエンジンＥの上方に配置する構成とする。
【００４３】
次に、図６について説明する。
この図は、エンジンＥの上方にＤＰＦ４６ｂを横置きに載置した例を示している。６１は冷却ファンであり、６２は冷却ファン６１を駆動する冷却ファンモーターである。また、６３はＤＰＦ４６ｂとエンジンＥ本体を仕切っている仕切板である。このため、冷却ファン６１で起風された風は、エンジンＥ側とＤＰＦ４６ｂ側に向かって流れて冷却することになる。冷却ファン６１の前方にはラジエータ（図示せず）が配置されているので、冷却ファン６１で起風された風は、ラジエータも冷却することになる。このように、エンジンルーム内において、エンジンＥの上方にＤＰＦ４６ｂを配置することで、機体全体の外観が向上し、コンパクトな構成となる。また、仕切板６３を設けることで、ＤＰＦ４６ｂが持つ熱の影響をエンジンや周辺の機器類に及ぼすことを防止できるようになる。冷却ファン６１からの冷却風の一部がＤＰＦ４６ｂ方向に向かうことで、ＤＰＦ４６ｂ周辺の雰囲気温度を下げることも可能となり、熱害を防止できるようになる。
【００４４】
しかしながら、ＤＰＦ４６ｂを再生する場合には、ＤＰＦ４６ｂ自体の温度が所定値以上に上昇しなくてはならないが、図６の構成では、ＤＰＦ４６ｂの再生中にも冷却ファン６１からの風がＤＰＦ４６ｂに当たってしまい、ＤＰＦ４６ｂの再生が効率良くできない問題がある。
【００４５】
そこで、ＤＰＦ４６ｂの再生（手動再生、自動再生）に入ると、冷却ファン６１を駆動している冷却ファンモーター６２の駆動を停止するようにする。これにより、ＤＰＦ４６ｂの温度上昇が早くなり、効率良くＤＰＦ４６ｂが再生可能となる。
【００４６】
このとき、エンジンＥ自体の温度、エンジンオイルの温度、そして冷却水の温度が低ければ問題ない。しかしながら、特に、冷却水の温度が高い場合は、冷却ファンモーター６２の駆動を停止してしまうと、オーバーヒートの可能性が出てくる。そこで、冷却水の温度を検出する冷却水温センサＥ１を設け（冷却水経路系に設置）、冷却水温の情報をＥＣＵ１００に入力し、冷却水温が所定値以上の場合は、冷却ファンモーター６２を低速で回転させるようにする。それでもオーバーヒートの可能性がある場合は、冷却ファンモーター６２は通常の回転で駆動する構成とする。このときは、後述する熱線６５に電流を流して、ＤＰＦ４６ｂに入る前の排気ガスの温度を上昇させる構成とする。これにより、エンジンＥのオーバーヒートを防止できるとともに、ＤＰＦ４６ｂの再生効率も向上するようになる。また、前述した後処理装置４６内の温度センサ５８，６０で測定している排気ガスの温度が、所定値以上になると、熱線６５の加熱は停止するようにする。ＤＰＦ４６ｂの上流側にＤＯＣ４６ａを設けるような構成でもよい。
【００４７】
６４は過給器ＴＢとＤＯＣ４６ａ（ＤＰＦ４６ｂでもよい）との間の排気管であり、フレキシビル管で構成している。そして、図７に示すように、凹凸状態となっているフレキシビル管の凹部に熱線６５を巻き付ける構成とする。この熱線６５を中心にヒータ回路６６を構成する。ＥＣＵ１００には、後処理装置４６内の温度センサ５８や５９からの情報が入力し、ＤＰＦ４６ｂの再生時に必要な温度まで上昇しているかを判断する。必要な温度まで達していれば熱線６５に電流は流さないが、必要な温度まで上昇していない場合は、熱線６５に電流を流す構成とする。これにより、熱線６５と排気管６４（フレキシビル管）の温度が上昇し、排気管６４内を通過する排気ガスの温度が上昇するようになるので、ＤＰＦ４６ｂの再生効率が向上するようになる。
【００４８】
図８と図９は、ＤＰＦ４６ｂ内の目標温度到達時間を短縮するための制御の構成である。ＤＯＣ４６ａの上流側に温度センサＴ１を設け、ＤＯＣ４６ａの下流側に温度センサＴ２を設ける。また、ＤＰＦ４６ｂの下流側に温度センサＴ３を設ける。図９のラインＴ０は、ＤＰＦ４６ｂ再生時におけるＤＰＦ４６ｂ内の目標温度である。
【００４９】
ＤＰＦ４６ｂを再生するときには、メイン噴射の後にポスト噴射を行うが、前記ＤＯＣ４６ａの下流側に設置している温度センサＴ２の値の変化の傾きに応じて、ポスト噴射量を変更する構成とする。即ち、傾きの度合いに応じて所定の係数を通常のポスト噴射量に乗じるようにする。傾きが小さい場合は係数を大きくし、傾きが大きい場合は係数を小さくする。これにより、ＤＰＦ４６ｂ内の目標温度到達時間が短縮されて、効率良くＤＰＦ４６ｂが再生されるようになる。
【００５０】
図１０の構成は、前述した図６の構成と同じように、ＤＰＦ４６ｂをエンジンルーム内のエンジンＥの上方に設置し、その上方をボンネット６８で覆う構成としている。そして、ＤＰＦ４６ｂの前方に遮蔽板７０を設け、ＤＰＦ４６ｂの周囲であってエンジンＥとの間に遮蔽板７１を設ける構成としている。また、ＤＰＦ４６ｂの後方にはガイドプレート７１を設けており、冷却ファン６１からの風を受けて案内して、ボンネット６８のスリット６９から機外へ排出する構成としている。スリット６９はＤＰＦ４６ｂの近傍（上方）位置としている。
【００５１】
これにより、冷却ファン６１からの冷却風が直接ＤＰＦ４６ｂに当たらないので、ＤＰＦ４６ｂ内部の温度を高温に維持することができ、ＤＰＦ４６ｂの再生が効率良くできるようになる。
【００５２】
また、このように構成することでＤＰＦ４６ｂ周辺の温度が上昇してしまい、周辺の機器類に熱害を及ぼすことがあるが、冷却ファン６１からの風をガイドプレート７２で導いて、ＤＰＦ４６ｂ上方に構成しているボンネット６８のスリット６９から機外へと放出するようにしているので、ＤＰＦ４６ｂ周辺の空気が一緒に機外へ出て行き、ＤＰＦ４６ｂ周辺の雰囲気温度が下って機器類への熱害を防止できるようになる。
【００５３】
また、１４はキャビンであるが、キャビン１４内の空気を機外へ排出する経路は、矢印で示しているように経路Ｒ１で排出する構成とする。即ち、キャビン１４前部からエンジンルーム内へと排出し、ガイドプレート７２の外側を通過して冷却ファン６１からの風と合流して、ボンネット６８のスリット６９から排出する構成とする。これにより、エンジンルーム内の空気の対流が大きくなることで雰囲気温度が低下し、エンジンルーム内の各種機器類への熱害を防止できるようになる。
【００５４】
また、キャビン１４内の空気の機外への排出経路は、前記経路Ｒ１に加えて、経路Ｒ２を設ける構成とする。通常は経路Ｒ２から機外へと排出するが、ＤＰＦ４６ｂ下流側の排気ガスの温度上昇により、経路Ｒ２から経路Ｒ１に切り換えるように構成してもよい。ＤＰＦ４６ｂ下流側の排気ガスの温度測定センサは、前述した図８の温度センサＴ３で測定する。
【００５５】
図１１に示すように、エンジンルーム８０内に配置しているエンジンＥとＤＰＦ４６ｂについては、仕切板７３で仕切って独立した配置構成とする。そして、ＤＰＦ４６ｂ周辺の空気の雰囲気温度が上昇し過ぎないようにするために、ファン８１を設ける構成とする。このファン８１の駆動は、クランク軸７６に設けたプーリ７７からベルト７８を介して、ファン８１に設けたプーリ７９に伝動して、ファン８１を回転駆動する構成とする。図１２には、斜視図を示している。
【００５６】
また、ボンネット６８に空気取り入れ口７４を設けてファン８１の吸引力で空気を取り入れる構成とする。そして、空気排出口７５から機外へと排気するように構成している。排出口７５の位置については、ＤＰＦ４６ｂ周辺の空気を効率良く機外へと排出する位置とする。これにより、再生時にはかなり高温となるＤＰＦ４６ｂ周辺の空気の雰囲気温度を下げることが可能となる。また、ファン８１から発生する風の強さが強すぎると、ＤＰＦ４６ｂの本体自体の温度が下ってしまうので、ファン８１の回転数が速くなりすぎないように、前記プーリ７７とプーリ７９の変速比で決定するようにする。
【００５７】
図１３のフローチャートは、ＤＰＦ４６ｂ内でＰＭが異常燃焼した場合の対処方法である。異常燃焼を放置しておくと、ＤＰＦ４６ｂが溶けてしまうおそれがある。このフローチャートでのＤＰＦ後温度測定値は、前記図８で示している温度センサＴ３での測定値である。
【００５８】
基準温度の関係は、
基準温度Ｔ４＜基準温度Ｔ５＜基準温度Ｔ６
である。
【００５９】
ステップＳ１でＤＰＦ後温度が基準温度Ｔ４よりも高い場合は、ステップＳ２でポスト噴射を停止する。次に、ステップＳ３でＤＰＦ後温度が基準温度Ｔ５よりも高い場合は、ステップＳ４で吸気バルブの閉塞量を増加させる。ステップＳ５でＤＰＦ後温度が基準温度Ｔ６よりも低くない場合、即ち、基準温度Ｔ６よりも高い場合は、エンジンを緊急停止する。ステップＳ５でＤＰＦ後温度が基準温度Ｔ６よりも低い場合は、ステップＳ６で経過を監視し、ステップＳ７でＤＰＦ後温度が基準温度Ｔ７よりも低くなると、エンジン停止を指示する。
【００６０】
前記基準温度Ｔ５よりも高くなった場合においては、一旦温度が下ってもＤＰＦ４６ｂの再生制御（ポスト噴射）は行わない構成とする。そして、ＤＰＦ４６ｂの再生制御を開始する時点の温度まで下がると、再生制御（ポスト噴射）を再開する構成とするが、基準温度Ｔ５を超えるまでの時点で、ある程度は再生されているので、再び再生しなくてはならない状態（圧力値上昇）になってから再生制御を行うように構成してもよい。
【００６１】
図１４は図１３のフローチャート図の流れをグラフで示しており、横軸が時間の流れで、縦軸が温度である。一旦ＤＰＦ４６ｂが高温状態になった後、基準温度Ｔ７の正常温度近くまで下ってきた温度である。正常温度に近い温度まで下ってきているが、一旦高温の基準温度Ｔ５まで上昇しているので、基準温度Ｔ７まで下った時点でエンジン停止（緊急ではない）を指示して、メンテナンスを行う構成とする。このように、ＤＰＦ４６ｂ内での燃焼速度を抑制することで、ＤＰＦ４６ｂ内での異常燃焼を解消し、ＤＰＦ４６ｂ自体の溶損を防止できるようになる。
【００６２】
次に、図１５について説明する。
ＤＰＦ４６ｂの後温度（図８に示す温度センサＴ３の値）が一定の基準温度Ｔ８を超えた状態で、再生が完了しないままエンジンを手動停止（自動停止でもよい）した場合の制御の構成である。この場合、ＤＰＦ４６ｂの後温度とエンジンの冷却水温度が安全判定温度以下まで低下していないと、エンジンの再始動を牽制する構成とする。そして、ＤＰＦ４６ｂの後温度とエンジンの冷却水温度が所定の安全判定温度よりも下がると、エンジンを始動可能とする。そして、エンジンの再始動後は、音声や表示装置などでＤＰＦ４６ｂの再生を促すように構成する。前述のように、ＤＰＦ４６ｂの後温度が一定の基準温度Ｔ８を超えると、エンジンを自動停止することで、ＤＰＦ４６ｂの異常燃焼や溶損を防止できるようになる。また、ＤＰＦ４６ｂの後温度とエンジンの冷却水温度が所定の安全判定温度よりも下がると、エンジンを始動可能としてＤＰＦ４６ｂの再生制御を再開することで、安全性も向上するようになる。
【００６３】
また、図１６に示すように、ＤＰＦ４６ｂの後温度が異常高温Ｔ９になると、エンジンを緊急停止する構成とする。この場合においても、ＤＰＦ４６ｂの後温度とエンジンの冷却水温度がそれぞれ所定の安全判定温度以下になると、エンジンの再始動を許可する制御を行う構成とする。この場合は、異常高温Ｔ９までＤＰＦ４６ｂの温度が上昇しているので、エンジンの再始動後は、ＰＴＯの駆動など、負荷が大きく作用する作業動作の牽制を行う構成とし、作業車両の移動のみを許可する構成とする。また、エンジンの再始動後は、ＤＰＦの交換指示を促し（音声、表示装置等）、交換を実行してエラーのリセット後に作業動作の許可を行う構成とする。これにより、ＤＰＦの異常燃焼や溶損を防止して、安全性が向上するようになる。
【００６４】
図１７の（ａ）はエンジン周辺の左側面図であり、図１７（ｂ）のエンジン周辺の平面図である。
図１７（ａ）に示すように、ＤＰＦ４６ｂをエンジンＥの左側方であって、サイドカバー８２の内側に設ける構成とする。サイドカバー８２の一部を切り欠いてＤＰＦ４６ｂを配置し、ＤＰＦ４６ｂの外側はカバー８３で覆う構成とする。このカバー８３については、サイドカバー８２を塑性変形させて一体構成としてもよい。そして、ＤＰＦ４６ｂはカバー８３に対してステー８３（防振ゴム等）を介して取り付ける構成としている。８５は排熱用のスリット開放部である。
【００６５】
また、ＤＰＦ４６ｂとエンジンＥとの間は、フレキシブル管８６で接続する構成としているので、ＤＰＦ４６ｂはサイドカバー８２、カバー８３と共に、回動支点８４を中心に側方に回動する構成である。これにより、エンジンＥ本体やＤＰＦ４６ｂなどのメンテナンスを容易に行うことが可能となる。
【００６６】
図１８は、ボンネット６８の内側にＤＰＦ４６ｂを設ける場合の構成を示している。ＤＰＦ４６ｂは、支持部材８９（防振ゴム等）を介してボンネット６８の内側に取り付けられている。そして、ＤＰＦ４６ｂとエンジンＥとの間は、フレキシブル管８７で接続する構成としているので、ボンネット６８を回動支点８８を中心にオープンすると、ＤＰＦ４６ｂも一諸に回動する構成である。これにより、エンジンＥ本体やＤＰＦ４６ｂなどのメンテナンスが容易に可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
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。
【符号の説明】
【００６８】
５ ディーゼルエンジンのシリンダー
４６ｂ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
６１ 冷却ファン
６３ 仕切板
６４ 排気管（フレキシビル管）
６５ 排気管加熱手段（熱線）
Ｅ ディーゼルエンジン
Ｅ１ 冷却水温センサ
ＰＭ 粒状化物質
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジン（Ｅ）のシリンダー（５）から排出される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）を設けるディーゼルエンジン（Ｅ）を搭載した作業車両において、ディーゼルエンジン（Ｅ）を搭載するエンジンルーム内であって、ディーゼルエンジン（Ｅ）に冷却風を送風する冷却ファン（６１）からの冷却風の一部が通過する場所にディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を設ける構成とし、該ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）とエンジン（Ｅ）との間に仕切板（６３）を設け、該ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生時には前記冷却ファン（６１）の駆動を停止するように構成した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（Ｅ）の冷却水温度を検出する冷却水温センサ（Ｅ１）を設け、ディーゼルエンジン（Ｅ）とディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）との間の排気管（６４）に排気管加熱手段（６５）を設け、前記冷却水温センサ（Ｅ１）の検出値が所定値以上の場合は、前記冷却ファン（６１）の駆動を停止せずに前記排気管加熱手段（６５）で排気管（６４）を加熱するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
【請求項１】
ディーゼルエンジン（Ｅ）のシリンダー（５）から排出される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）を設けるディーゼルエンジン（Ｅ）を搭載した作業車両において、ディーゼルエンジン（Ｅ）を搭載するエンジンルーム内であって、ディーゼルエンジン（Ｅ）に冷却風を送風する冷却ファン（６１）からの冷却風の一部が通過する場所にディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を設ける構成とし、該ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）とエンジン（Ｅ）との間に仕切板（６３）を設け、該ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の再生時には前記冷却ファン（６１）の駆動を停止するように構成した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（Ｅ）の冷却水温度を検出する冷却水温センサ（Ｅ１）を設け、ディーゼルエンジン（Ｅ）とディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）との間の排気管（６４）に排気管加熱手段（６５）を設け、前記冷却水温センサ（Ｅ１）の検出値が所定値以上の場合は、前記冷却ファン（６１）の駆動を停止せずに前記排気管加熱手段（６５）で排気管（６４）を加熱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１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【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】
【公開番号】特開２０１１−１３２９２４（Ｐ２０１１−１３２９２４Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９５１４０（Ｐ２００９−２９５１４０）
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【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２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（００００００１２５）井関農機株式会社 (3,813)
【Ｆターム（参考）】
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