作業車
【課題】標準モード又は低燃費モードで運転可能なエンジンにおいて、排気ガスの浄化を行う後処理装置（ＤＰＦ）の効率の良い再生と、再生時における燃費低減。
【解決手段】ＥＣＵ（１００）でエンジン（Ｅ）の各種制御を行う作業車において、排気ガス内の粒状化物質（ＰＭ）を除去するＤＰＦ（４６ｂ）を設け、前記ＥＣＵ（１００）内には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、該低燃費モードライン（Ｌ２）が実行されているときには、前記ＤＰＦ（４６ｂ）の再生を行わないように構成したことを特徴とする作業車の構成とする。
【解決手段】ＥＣＵ（１００）でエンジン（Ｅ）の各種制御を行う作業車において、排気ガス内の粒状化物質（ＰＭ）を除去するＤＰＦ（４６ｂ）を設け、前記ＥＣＵ（１００）内には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、該低燃費モードライン（Ｌ２）が実行されているときには、前記ＤＰＦ（４６ｂ）の再生を行わないように構成したことを特徴とする作業車の構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、作業車に関し、特に作業車に搭載しているエンジンの性能曲線と後処理装置の再生に関する。
【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状態で排気ガスの後処理装置（ＤＰＦ）の再生を規制する技術が開示されていないので、省エネモードでＤＰＦの再生を行うと再生効率が悪くなり、燃費が悪くなるという欠点がある。
【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、ＥＣＵ（１００）でエンジン（Ｅ）の各種制御を行う作業車において、排気ガス内の粒状化物質（ＰＭ）を除去するＤＰＦ（４６ｂ）を設け、前記ＥＣＵ（１００）内には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、該低燃費モードライン（Ｌ２）が実行されているときには、前記ＤＰＦ（４６ｂ）の再生を行わないように構成したことを特徴とする作業車としたものである。
【０００８】
低燃費モードライン（Ｌ２）が実行されているときには、ＤＰＦ（４６ｂ）の再生は行わない。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、エンジン（Ｅ）の冷却水温が所定値よりも低いときには、自動で低燃費モードライン（Ｌ２）を選択するとともに、燃料の噴射タイミングを進角させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の作業車としたものである。
【００１０】
エンジン（Ｅ）の冷却水温が所定値よりも低いときには、自動で低燃費モードライン（Ｌ２）を選択し、燃料の噴射タイミングを進角させる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、前記ＤＰＦ（４６ｂ）の再生を行わないとき、又は自動で低燃費モードライン（Ｌ２）を選択するとともに、燃料の噴射タイミングを進角させるときにおいては、モニター（Ｍ）に表示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に記載の作業車としたものである。
【００１２】
ＤＰＦ（４６ｂ）の再生を行わないときや、自動で低燃費モードライン（Ｌ２）を選択するとともに、燃料の噴射タイミングを進角させるときにおいては、モニター（Ｍ）に表示する。
【発明の効果】
【００１３】
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、ＤＰＦ４６ｂの再生効率が向上し、再生時に使用される燃料の消費量低減が可能となる
請求項２記載の発明においては、請求項１の効果に加え、低温時の失火等を防止できて粒状化物質ＰＭの排出量を減らすことが可能となる。
【００１４】
請求項３記載の発明においては、請求項１又は請求項２に記載の効果に加え、エンジンの運転状況を容易に確認できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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】エンジンの吸気系と排気系の模式図
【図７】ＤＰＦの再生条件のフローチャート図
【図８】低燃費モード移行のフローチャート図
【図９】標準モード移行のフローチャート図
【図１０】（ａ）出力とＥＧＲ率との関係図 （ｂ）出力とＮＯｘ排出量との関係図
【図１１】エンジン回転数と出力トルクの関係を示す線図
【図１２】耕深調整ダイヤルの平面図
【図１３】トラクタの右側面図
【図１４】エンジンの吸気系と排気系の模式図
【図１５】トラクタの一部の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
図６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４５ａにより過給された空気は、エアクリーナー６７から吸気タービン４５ａ、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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
そして、図７に示すように、前述した低燃費モードラインＬ２が実行されている場合は、ＤＰＦ４６ｂの自動再生を牽制する構成とする。低燃費モードでは、エンジン出力が低く、排気温度も低いために、再生効率が低いという問題があった。排気温度の高い標準モードラインＬ１が実行されているときのみ後処理装置の自動再生を行うので、再生効率が向上して再生による燃費低減が可能となる。
【００６４】
図８に示すように、冷却水温が閾値よりも低い場合は、自動で低燃費モードラインＬ２を選択して、燃料の噴射タイミングを進角させる構成とする。これにより、低温時の失火等を防止でき、粒状化物質ＰＭの排出量を低減できるようになる。このような状況をモニターＭに表示することで、作業者はエンジンの状況を容易に把握可能となる。
【００６５】
また、図９に示すように、エンジン回転が閾値よりも低い場合は、自動的に標準モードラインＬ１を実行してトルク向上させることで、エンジン回転変動を低減してエンジン回転の復帰を早くすることができるようになる。
【００６６】
前述した図６のＥＧＲ回路４４を使用する構成について説明する。機体の任意の位置にＰＭ（粒状化物質）の排出量を低減する低ＰＭ排出モード切替スイッチ（図示せず）を設け、このスイッチが入り状態になると、標準モードラインＬ１よりも出力を２０％〜４０％程度制限した低ＰＭ排出モードライン（図示せず）にて制御する構成とし、さらに、ＥＧＲバルブ４３を絞ってＥＧＲ率を半減させる制御を行う構成とする。低ＰＭ排出モードラインは、低燃費モードラインＬ２とは別のものである。噴射条件が同一であれば、ＥＧＲ率を下げた方がＰＭ排出量は低下する。
【００６７】
このように構成することで、ＮＯｘ排出量の多い高負荷域カットできるため、ＥＧＲ率を下げても単位出力当たりのＮＯｘ排出量は変わらず、ＰＭ排出量を下げることが可能となる。
【００６８】
図１０（ａ）に示すように、出力が増加するにつれてＥＧＲ率が減少するようにＥＧＲバルブ４３の開度を制御すると、図１０（ｂ）に示すように、標準モードＬ３は出力が増加するにつれてＮＯｘ排出量が２次曲線的に増加するようになる。低燃費モードは、標準モードに対して２〜４度進角させているが、全負荷噴射量を減少させて出力を制限しているため、ベースの標準モードのＮＯｘ排出量カーブＬ３よりも全体的に多い側にシフトしても、全体の出力当たりのＮＯｘ排出量は、基準排出ライン、標準モード、低燃費モードのいずれも同じになる。同一負荷で見た場合、標準モードと比べて低燃費モードの燃費の方が進角した分良好となる。
【００６９】
このように、各回転におけるＮＯｘ排出量が、出力に対して２次曲線で増加するように、各回転のＥＧＲ率を、出力が増加するにつれて緩やかに２次曲線で減少するようにする。そして、全負荷噴射量を減少させて噴射タイミングを２〜４度進角させた低燃費モードを設定する。切換スイッチで各々のモードを任意で切り換えられるようにする。よって、各回転において、出力が増加するにつれてＥＧＲ率が減少するようにすることで、ＮＯｘ排出量を出力増加に伴い２次曲線的に増加するようにすることができる。このＮＯｘ排出特性で、噴射タイミングを進角させて全負荷噴射量を絞ることで、出力あたりのＮＯｘ排出量を増やさずに、燃費を向上させることができる。
【００７０】
図１１はパワーモードラインＬ５を設ける構成である。スイッチ（図示せず）によりパワーモードに切り替える構成である。スイッチが入り状態になると、定格回転高負荷域のみＥＧＲバルブ４３の開度を０％（全閉）にして、定格回転域以外の出力（燃料噴射量）を制限する。
【００７１】
ＥＧＲ率を下げると、吸入空気量が増加するため、燃費が良化する。特に、高負荷域では、空燃比が小さい（燃料に対して空気量が少ない）ため、軽中負荷域と比べ、吸入空気量の変化が燃費に与える影響は大きい。
【００７２】
高負荷域のＥＧＲ率を０％にすることで、噴射量を増加させなくても出力が増加するようになる。反面、ＥＧＲ率を減らすとＮＯｘ排出量が増加するため、中回転以下の高負荷域の出力を下げてＮＯｘ排出量を減らす。
【００７３】
これにより、標準出力カーブＬ１に対して、中回転以下の出力が低く、高回転の出力が高いパワーモードラインＬ５となる。したがって、運転者は、定格出力が低いがトルクライズが大きい出力カーブと、定格回転が高いがトルクライズが小さい出力カーブとの選択が作業状況により可能となる。
【００７４】
図１２は、作業機（ロータリ作業機）２１の耕す深さを決定する耕深調整ダイヤル６８である。目盛１が浅い状態であり、目盛８になるほど深くなる。そして、所定深さ（目盛４）以下では前記後処理装置（ＤＰＦ４６ｂ）の自動再生を行わず、目盛５以上でＤＰＦ４６ｂの自動再生を行う構成とする。このように、耕深深さが一定以上（負荷大）で、排気温度が高い場合にのみ後処理装置の自動再生を行うので、効率の良い再生が可能となる。
【００７５】
また、ロータリ作業機２１の回転速度が変速可能な型式においては、変速段数に応じてＤＰＦ４１ｂの自動再生を行うか否かを決定するように構成する。例えば、低い変速段数（１速、２速）では自動再生を行わず、高い変速段数（３速、４速）では自動再生を行うようにしてもよい。
【００７６】
また、キャビン１４内のエアコンのスイッチ（図示せず）が入り状態になると、ＤＰＦ４６ｂの自動再生を行うように構成してもよい。これは、エアコン駆動時にはコンプレッサー駆動のためエンジンに負荷が作用することで、排気温度が上昇するためである。
【００７７】
前述した図６の示す符号６９と符号７０について説明する。符号６９は燃料噴射ノズルであり、符号７０はポンプである。ポンプ７０はＥＣＵ１００により制御される。そして、ＤＰＦ４６ｂの再生時においては、燃料噴射ノズル６９から燃料を噴射して排気温度を上昇させる。排気温度はＤＰＦ４６ｂの後側で約６５０度近傍になるまで上昇させる。これにより、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭが焼き飛ばされてＤＰＦ４６ｂが再生される。
【００７８】
図１３はエンジンルーム７１内にＤＰＦ４６ｂを配置する実施例であるが、ＤＰＦ４６ｂは高熱になるのでエンジンルーム７１内の補器類に影響がある。そこで、キャビン１４内の冷却風の吹き出し口７２をエンジンルーム７１内に設ける構成とする。これにより、エンジンルーム７１内の補器類、樹脂類、配線等の極度な温度上昇を抑制可能となり、保護が可能となる。
【００７９】
図１４は、エンジンＥの前方への駆動軸７４（トラクタの場合フロントＰＴＯ軸）にて機体に搭載しているコンプレッサー７３を駆動させることでエンジンに負荷をかけ（排気温度上昇）、ＤＰＦ４６ｂの再生（自動，手動）を行う構成とする。さらに、バルブ７５を開けて酸素をＤＰＦ４６ｂの前方に供給することで、燃焼が促進されて再生効率が向上するようになる。
【００８０】
図１５はエンジンＥ上方へのＤＰＦ４６ｂの搭載構成を示している。車体フレーム７８からエンジンＥの外周にフレーム７６を立設して設け、このフレーム７６に吊り具７７を設け、この吊り具７７にＤＰＦ４６ｂを設ける構成とする。これにより、簡素な構成でＤＰＦ４６ｂが搭載可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
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】
【００８２】
１ コモンレール
４６ｂ ＤＰＦ
１００ ＥＣＵ
Ｅ エンジン
Ｌ１ 標準モードライン
Ｌ２ 低燃費モードライン
Ｍ モニター
ＰＭ 粒状化物質
【技術分野】
【０００１】
この発明は、作業車に関し、特に作業車に搭載しているエンジンの性能曲線と後処理装置の再生に関する。
【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状態で排気ガスの後処理装置（ＤＰＦ）の再生を規制する技術が開示されていないので、省エネモードでＤＰＦの再生を行うと再生効率が悪くなり、燃費が悪くなるという欠点がある。
【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、ＥＣＵ（１００）でエンジン（Ｅ）の各種制御を行う作業車において、排気ガス内の粒状化物質（ＰＭ）を除去するＤＰＦ（４６ｂ）を設け、前記ＥＣＵ（１００）内には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、該低燃費モードライン（Ｌ２）が実行されているときには、前記ＤＰＦ（４６ｂ）の再生を行わないように構成したことを特徴とする作業車としたものである。
【０００８】
低燃費モードライン（Ｌ２）が実行されているときには、ＤＰＦ（４６ｂ）の再生は行わない。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、エンジン（Ｅ）の冷却水温が所定値よりも低いときには、自動で低燃費モードライン（Ｌ２）を選択するとともに、燃料の噴射タイミングを進角させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の作業車としたものである。
【００１０】
エンジン（Ｅ）の冷却水温が所定値よりも低いときには、自動で低燃費モードライン（Ｌ２）を選択し、燃料の噴射タイミングを進角させる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、前記ＤＰＦ（４６ｂ）の再生を行わないとき、又は自動で低燃費モードライン（Ｌ２）を選択するとともに、燃料の噴射タイミングを進角させるときにおいては、モニター（Ｍ）に表示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に記載の作業車としたものである。
【００１２】
ＤＰＦ（４６ｂ）の再生を行わないときや、自動で低燃費モードライン（Ｌ２）を選択するとともに、燃料の噴射タイミングを進角させるときにおいては、モニター（Ｍ）に表示する。
【発明の効果】
【００１３】
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、ＤＰＦ４６ｂの再生効率が向上し、再生時に使用される燃料の消費量低減が可能となる
請求項２記載の発明においては、請求項１の効果に加え、低温時の失火等を防止できて粒状化物質ＰＭの排出量を減らすことが可能となる。
【００１４】
請求項３記載の発明においては、請求項１又は請求項２に記載の効果に加え、エンジンの運転状況を容易に確認できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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】エンジンの吸気系と排気系の模式図
【図７】ＤＰＦの再生条件のフローチャート図
【図８】低燃費モード移行のフローチャート図
【図９】標準モード移行のフローチャート図
【図１０】（ａ）出力とＥＧＲ率との関係図 （ｂ）出力とＮＯｘ排出量との関係図
【図１１】エンジン回転数と出力トルクの関係を示す線図
【図１２】耕深調整ダイヤルの平面図
【図１３】トラクタの右側面図
【図１４】エンジンの吸気系と排気系の模式図
【図１５】トラクタの一部の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
図６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４５ａにより過給された空気は、エアクリーナー６７から吸気タービン４５ａ、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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
そして、図７に示すように、前述した低燃費モードラインＬ２が実行されている場合は、ＤＰＦ４６ｂの自動再生を牽制する構成とする。低燃費モードでは、エンジン出力が低く、排気温度も低いために、再生効率が低いという問題があった。排気温度の高い標準モードラインＬ１が実行されているときのみ後処理装置の自動再生を行うので、再生効率が向上して再生による燃費低減が可能となる。
【００６４】
図８に示すように、冷却水温が閾値よりも低い場合は、自動で低燃費モードラインＬ２を選択して、燃料の噴射タイミングを進角させる構成とする。これにより、低温時の失火等を防止でき、粒状化物質ＰＭの排出量を低減できるようになる。このような状況をモニターＭに表示することで、作業者はエンジンの状況を容易に把握可能となる。
【００６５】
また、図９に示すように、エンジン回転が閾値よりも低い場合は、自動的に標準モードラインＬ１を実行してトルク向上させることで、エンジン回転変動を低減してエンジン回転の復帰を早くすることができるようになる。
【００６６】
前述した図６のＥＧＲ回路４４を使用する構成について説明する。機体の任意の位置にＰＭ（粒状化物質）の排出量を低減する低ＰＭ排出モード切替スイッチ（図示せず）を設け、このスイッチが入り状態になると、標準モードラインＬ１よりも出力を２０％〜４０％程度制限した低ＰＭ排出モードライン（図示せず）にて制御する構成とし、さらに、ＥＧＲバルブ４３を絞ってＥＧＲ率を半減させる制御を行う構成とする。低ＰＭ排出モードラインは、低燃費モードラインＬ２とは別のものである。噴射条件が同一であれば、ＥＧＲ率を下げた方がＰＭ排出量は低下する。
【００６７】
このように構成することで、ＮＯｘ排出量の多い高負荷域カットできるため、ＥＧＲ率を下げても単位出力当たりのＮＯｘ排出量は変わらず、ＰＭ排出量を下げることが可能となる。
【００６８】
図１０（ａ）に示すように、出力が増加するにつれてＥＧＲ率が減少するようにＥＧＲバルブ４３の開度を制御すると、図１０（ｂ）に示すように、標準モードＬ３は出力が増加するにつれてＮＯｘ排出量が２次曲線的に増加するようになる。低燃費モードは、標準モードに対して２〜４度進角させているが、全負荷噴射量を減少させて出力を制限しているため、ベースの標準モードのＮＯｘ排出量カーブＬ３よりも全体的に多い側にシフトしても、全体の出力当たりのＮＯｘ排出量は、基準排出ライン、標準モード、低燃費モードのいずれも同じになる。同一負荷で見た場合、標準モードと比べて低燃費モードの燃費の方が進角した分良好となる。
【００６９】
このように、各回転におけるＮＯｘ排出量が、出力に対して２次曲線で増加するように、各回転のＥＧＲ率を、出力が増加するにつれて緩やかに２次曲線で減少するようにする。そして、全負荷噴射量を減少させて噴射タイミングを２〜４度進角させた低燃費モードを設定する。切換スイッチで各々のモードを任意で切り換えられるようにする。よって、各回転において、出力が増加するにつれてＥＧＲ率が減少するようにすることで、ＮＯｘ排出量を出力増加に伴い２次曲線的に増加するようにすることができる。このＮＯｘ排出特性で、噴射タイミングを進角させて全負荷噴射量を絞ることで、出力あたりのＮＯｘ排出量を増やさずに、燃費を向上させることができる。
【００７０】
図１１はパワーモードラインＬ５を設ける構成である。スイッチ（図示せず）によりパワーモードに切り替える構成である。スイッチが入り状態になると、定格回転高負荷域のみＥＧＲバルブ４３の開度を０％（全閉）にして、定格回転域以外の出力（燃料噴射量）を制限する。
【００７１】
ＥＧＲ率を下げると、吸入空気量が増加するため、燃費が良化する。特に、高負荷域では、空燃比が小さい（燃料に対して空気量が少ない）ため、軽中負荷域と比べ、吸入空気量の変化が燃費に与える影響は大きい。
【００７２】
高負荷域のＥＧＲ率を０％にすることで、噴射量を増加させなくても出力が増加するようになる。反面、ＥＧＲ率を減らすとＮＯｘ排出量が増加するため、中回転以下の高負荷域の出力を下げてＮＯｘ排出量を減らす。
【００７３】
これにより、標準出力カーブＬ１に対して、中回転以下の出力が低く、高回転の出力が高いパワーモードラインＬ５となる。したがって、運転者は、定格出力が低いがトルクライズが大きい出力カーブと、定格回転が高いがトルクライズが小さい出力カーブとの選択が作業状況により可能となる。
【００７４】
図１２は、作業機（ロータリ作業機）２１の耕す深さを決定する耕深調整ダイヤル６８である。目盛１が浅い状態であり、目盛８になるほど深くなる。そして、所定深さ（目盛４）以下では前記後処理装置（ＤＰＦ４６ｂ）の自動再生を行わず、目盛５以上でＤＰＦ４６ｂの自動再生を行う構成とする。このように、耕深深さが一定以上（負荷大）で、排気温度が高い場合にのみ後処理装置の自動再生を行うので、効率の良い再生が可能となる。
【００７５】
また、ロータリ作業機２１の回転速度が変速可能な型式においては、変速段数に応じてＤＰＦ４１ｂの自動再生を行うか否かを決定するように構成する。例えば、低い変速段数（１速、２速）では自動再生を行わず、高い変速段数（３速、４速）では自動再生を行うようにしてもよい。
【００７６】
また、キャビン１４内のエアコンのスイッチ（図示せず）が入り状態になると、ＤＰＦ４６ｂの自動再生を行うように構成してもよい。これは、エアコン駆動時にはコンプレッサー駆動のためエンジンに負荷が作用することで、排気温度が上昇するためである。
【００７７】
前述した図６の示す符号６９と符号７０について説明する。符号６９は燃料噴射ノズルであり、符号７０はポンプである。ポンプ７０はＥＣＵ１００により制御される。そして、ＤＰＦ４６ｂの再生時においては、燃料噴射ノズル６９から燃料を噴射して排気温度を上昇させる。排気温度はＤＰＦ４６ｂの後側で約６５０度近傍になるまで上昇させる。これにより、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭが焼き飛ばされてＤＰＦ４６ｂが再生される。
【００７８】
図１３はエンジンルーム７１内にＤＰＦ４６ｂを配置する実施例であるが、ＤＰＦ４６ｂは高熱になるのでエンジンルーム７１内の補器類に影響がある。そこで、キャビン１４内の冷却風の吹き出し口７２をエンジンルーム７１内に設ける構成とする。これにより、エンジンルーム７１内の補器類、樹脂類、配線等の極度な温度上昇を抑制可能となり、保護が可能となる。
【００７９】
図１４は、エンジンＥの前方への駆動軸７４（トラクタの場合フロントＰＴＯ軸）にて機体に搭載しているコンプレッサー７３を駆動させることでエンジンに負荷をかけ（排気温度上昇）、ＤＰＦ４６ｂの再生（自動，手動）を行う構成とする。さらに、バルブ７５を開けて酸素をＤＰＦ４６ｂの前方に供給することで、燃焼が促進されて再生効率が向上するようになる。
【００８０】
図１５はエンジンＥ上方へのＤＰＦ４６ｂの搭載構成を示している。車体フレーム７８からエンジンＥの外周にフレーム７６を立設して設け、このフレーム７６に吊り具７７を設け、この吊り具７７にＤＰＦ４６ｂを設ける構成とする。これにより、簡素な構成でＤＰＦ４６ｂが搭載可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
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】
【００８２】
１ コモンレール
４６ｂ ＤＰＦ
１００ ＥＣＵ
Ｅ エンジン
Ｌ１ 標準モードライン
Ｌ２ 低燃費モードライン
Ｍ モニター
ＰＭ 粒状化物質
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＣＵ（１００）でエンジン（Ｅ）の各種制御を行う作業車において、排気ガス内の粒状化物質（ＰＭ）を除去するＤＰＦ（４６ｂ）を設け、前記ＥＣＵ（１００）内には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、該低燃費モードライン（Ｌ２）が実行されているときには、前記ＤＰＦ（４６ｂ）の再生を行わないように構成したことを特徴とする作業車。
【請求項２】
エンジン（Ｅ）の冷却水温が所定値よりも低いときには、自動で低燃費モードライン（Ｌ２）を選択するとともに、燃料の噴射タイミングを進角させ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。
【請求項３】
前記ＤＰＦ（４６ｂ）の再生を行わないとき、又は自動で低燃費モードライン（Ｌ２）を選択するとともに、燃料の噴射タイミングを進角させるときにおいては、モニター（Ｍ）に表示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に記載の作業車。
【請求項１】
ＥＣＵ（１００）でエンジン（Ｅ）の各種制御を行う作業車において、排気ガス内の粒状化物質（ＰＭ）を除去するＤＰＦ（４６ｂ）を設け、前記ＥＣＵ（１００）内には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、該低燃費モードライン（Ｌ２）が実行されているときには、前記ＤＰＦ（４６ｂ）の再生を行わないように構成したことを特徴とする作業車。
【請求項２】
エンジン（Ｅ）の冷却水温が所定値よりも低いときには、自動で低燃費モードライン（Ｌ２）を選択するとともに、燃料の噴射タイミングを進角させ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。
【請求項３】
前記ＤＰＦ（４６ｂ）の再生を行わないとき、又は自動で低燃費モードライン（Ｌ２）を選択するとともに、燃料の噴射タイミングを進角させるときにおいては、モニター（Ｍ）に表示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に記載の作業車。
【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】
【公開番号】特開２０１２−５２４５９（Ｐ２０１２−５２４５９Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９４９２５（Ｐ２０１０−１９４９２５）
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【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３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（００００００１２５）井関農機株式会社 (3,813)
【Ｆターム（参考）】
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