JP2010229959A - Diesel engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ディーゼルパティキュレートフィルタ及び酸化触媒を搭載するディーゼルエンジンに関する。 The present invention relates to a diesel engine equipped with a diesel particulate filter and an oxidation catalyst.
ディーゼルエンジンの排気系において、酸化触媒(DOC)とディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)を設ける構成である。(例えば、特許文献1参照。)。 In the exhaust system of a diesel engine, an oxidation catalyst (DOC) and a diesel particulate filter (DPF) are provided. (For example, refer to Patent Document 1).
DPFの再生時においては、排気弁を閉じて排気ガス温度を上げて後処理装置、即ち、酸化触媒(DOC)とディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)を活性化させる。そして、ポスト噴射により未燃燃料を排気ガスと共に流し、酸化触媒(DOC)で燃焼させてDPF内の温度を上昇させてDPF内の煤、粒状化物質(PM)を燃焼させて大気中に焼き飛ばす。 During regeneration of the DPF, the exhaust valve is closed and the exhaust gas temperature is raised to activate the aftertreatment device, that is, the oxidation catalyst (DOC) and the diesel particulate filter (DPF). Then, the unburned fuel is made to flow along with the exhaust gas by post-injection, burned by the oxidation catalyst (DOC), the temperature in the DPF is raised, the soot and particulate matter (PM) in the DPF are burned and burned in the atmosphere Fly.
しかしながら、後処理装置の上流側の温度が低いと、ポスト噴射による未燃燃料は酸化触媒(DOC)の触媒が活性状態にないため、ポスト噴射による昇温ができない。そして、軽負荷時においては、排気温度が高温になることがないのでDPFが詰まるようになる。DPFの自動再生は所定以上高温でないと実施できないので、手動でDPFを再生する必要がでてくる。 However, if the temperature on the upstream side of the aftertreatment device is low, the unburned fuel by post injection cannot be heated by post injection because the catalyst of the oxidation catalyst (DOC) is not in an active state. When the load is light, the exhaust temperature does not become high, and the DPF becomes clogged. Since automatic regeneration of the DPF cannot be performed unless the temperature is higher than a predetermined level, it is necessary to manually regenerate the DPF.
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。 The subject of this invention is providing the work vehicle carrying the diesel engine which eliminates the above malfunctions.
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と酸化触媒46aとから構成される後処理装置46を過給機TBの下流側に備えたディーゼルエンジンにおいて、前記過給器TBの排気タービン45上流側の排気管63にバイパス経路64を構成し、該バイパス経路64に第二酸化触媒65を設け、バイパス経路64方向に排気ガスを流す絞り弁66を設け、該絞り弁66の上流側の排気管63と吸気マニホールド38上流側の吸気管38aを接続するEGR回路44及びEGR還元を行うEGRバルブ43を設け、該EGRバルブ43を開いて排気ガスの一部を吸気側に還元している状態のときに前記絞り弁66を閉じて排気ガスを前記第二酸化触媒65を通過させるように構成したことを特徴とするディーゼルエンジンとしたものである。
The above object of the present invention is achieved by the following configuration.
That is, in the first aspect of the present invention, the
請求項1の作用は、高負荷域では排気温度が高いので第二酸化触媒(DOC)65の必要性はなく、この領域においては出力確保のためEGRバルブ43を閉じる。絞り弁66はEGRバルブ43と連動して、EGRバルブ43開時に第二酸化触媒(DOC)65の回路を使用する。即ち、EGRバルブ43を開いて排気ガスの一部を吸気側に還元している状態のときに絞り弁66を閉じて排気ガスを第二酸化触媒65を通過させる。
According to the first aspect of the present invention, since the exhaust gas temperature is high in the high load region, there is no need for the second oxidation catalyst (DOC) 65. In this region, the
請求項2記載の発明では、前記第二酸化触媒65は、過給器TBの下流側に配置される酸化触媒46aよりも小さい形状としたことを特徴とする請求項1に記載のディーゼルエンジンとしたものである。
According to a second aspect of the present invention, in the diesel engine according to the first aspect, the
請求項2の作用は、請求項1の作用に加え、第二酸化触媒65は、過給器TBの下流側に配置される酸化触媒46aよりも小さい形状とする。
The action of the second aspect is the same as that of the first aspect, and the
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、高負荷域では排気温度が高いので第二酸化触媒(DOC)65の必要性はなく、この領域においては出力確保のためEGRバルブ43を閉じる。絞り弁66はEGRバルブ43と連動して、EGRバルブ43開時に第二酸化触媒(DOC)65の回路を使用する。これにより、広範囲での排ガス浄化、DPF46b再生のための昇温効果が得られ、第二酸化触媒(DOC)65の高温による触媒劣化が防止できるようになる。
Since the present invention is configured as described above, the exhaust gas temperature is high in the high load region in the invention according to the first aspect, so there is no need for the second CO2 catalyst (DOC) 65. In this region, EGR is required to secure output. Close the
請求項2記載の発明においては、請求項1の効果に加え、第二酸化触媒65は、過給器TBの下流側に配置される酸化触媒46aよりも小さい形状としたので、エンジンや排気系をコンパクトに構成可能となる。
In the invention according to
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。
The best mode for carrying out the present invention will be described.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a pressure accumulation type fuel injection device. The accumulator fuel injection device is applied to, for example, a multi-cylinder diesel engine, but may be a gasoline engine. The accumulator fuel injection device pressurizes the
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。
Thus, the
The fuel in the fuel tank 3 is sucked into the high-pressure pump 4 driven by the engine E through the fuel filter 7 through the suction passage, and the high-pressure fuel pressurized by the high-pressure pump 4 is guided to the
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。
The high-pressure fuel in the
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。
In addition, a
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。
Specifically, the target common rail pressure is set according to the engine operating conditions, and the common rail pressure is feedback-controlled through the
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。
As shown in FIG. 2, the
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。 The traveling mode A is droop control in which the output also varies with the variation of the engine speed. It is used when traveling without farming. For example, when the traveling speed is reduced or stopped by applying a brake, the engine speed decreases with an increase in the traveling load, so that the traveling speed can be safely reduced or stopped.
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。 The normal work mode B is isochronous control in which the engine speed is constant and the output is changed according to the load even when the load varies. It is used for normal farm work. For example, if it is a tractor, it is when the cultivated land is hard during plowing work and resistance is applied to the plowing blade. Is the time.
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。 In the heavy work mode C, in addition to the isochronous control in which the engine speed is constant and the output is changed according to the load even when the load fluctuates in the same manner as the normal work mode B, the engine speed is increased when the load is close to the limit. This is a control with heavy load control that increases In particular, it is used when farming near the load limit. For example, when plowing with a tractor, the engine output increases beyond the normal limit even when encountering hard cultivated land, so work can be performed efficiently without interruption. .
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。 These work modes A, B, and C are operations of a work mode changeover switch that can switch between the work modes A, B, and C, or a shift operation of a traveling speed change lever of a farm vehicle (tractor, combine, rice transplanter, etc.) Alternatively, it is configured to be switched by an on / off operation or the like of a work clutch (rotary if it is a tractor, and mowing part or threshing part if it is a combine).
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。 In diesel engine E, pilot injection that injects a small amount of fuel in a pulse manner prior to main injection makes it possible to shorten the ignition delay, reduce the knocking noise peculiar to diesel engine E, and reduce noise It has a simple structure.
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。
This pilot injection is performed only once or twice before the main injection. By using the accumulator fuel injection device of the
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。
FIG. 3 shows a side view of a tractor equipped with a diesel engine having the
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。
The tractor includes
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。
A steering handle 16 is supported on the handle post 15 in the
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。
An
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。
The
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。
FIG. 5 is a schematic diagram of intake and exhaust into the
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。
The exhaust gas combusted in the
This diesel engine has an EGR (exhaust gas recirculation device)
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。
The exhaust gas that has passed through the
酸化触媒(DOC)46a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)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。
The oxidation catalyst (DOC) 46a burns the incombustible material chamber, and the diesel particulate filter (DPF) is for collecting the granulated material (PM). The
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の下手側の絞り弁47を制御して絞り弁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。
When the state of the exhaust gas is low (low load) continues for a long time, the
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。
In the DPF regeneration operation for regenerating the
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。
As a condition for performing such a DPF regeneration operation, the pressure sensor 52 is provided on the upper side of the
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。
Further, if the state in which the DPF regeneration operation is started continues for a long time, the
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。
In normal operation, the
前記シリンダー室5から排気された排気ガスは、排気管63を通って過給器TBの排気タービン45へ向かうが、排気管63の途中にバイパス経路64を構成し、このバイパス経路64に第二酸化触媒(DOC)65を設ける構成とする。この第二酸化触媒(DOC)65は、後処理装置46内の酸化触媒(DOC)46aに対して小さいサイズとしている。
The exhaust gas exhausted from the
そして、ポスト噴射等により未燃燃料を流した際に、絞り弁66を閉じて排気ガスをバイパス経路64に流すようにする。すると、未燃燃料は第二酸化触媒(DOC)65で未燃燃料の一部が酸化されて昇温する。さらに、残った未燃燃料は酸化触媒(DOC)46aで酸化されて更に昇温するようになるので、DPF46b内で捕集されているPMの燃焼が促進されてDPF46bの再生が早く可能となる。
Then, when unburned fuel is flowed by post injection or the like, the throttle valve 66 is closed so that the exhaust gas flows to the bypass path 64. Then, a part of unburned fuel is oxidized at the second dioxide catalyst (DOC) 65 and the temperature of the unburned fuel is increased. Furthermore, since the remaining unburned fuel is oxidized by the oxidation catalyst (DOC) 46a and further rises in temperature, the combustion of the PM collected in the
また、第二酸化触媒(DOC)65の直下流側に絞り部67を設ける構成とする。これにより、排気抵抗が高くなり排気ガス温度の上昇が促進されるようになる。
前記後処理装置46の下手側に温度センサ59を設けているが、後処理装置46の上流側にも温度センサ70を設ける構成とする。この温度センサ70の温度が例えば250度C以下のときには、ポスト噴射による未燃燃料はDOC46aの触媒が充分な活性状態に無いため、ポスト噴射による昇温ができない。
Further, the throttle part 67 is provided immediately downstream of the second dioxide catalyst (DOC) 65. As a result, the exhaust resistance increases and the rise in the exhaust gas temperature is promoted.
Although the
トラクタ等の軽負荷作業時は、排気温度が高温になることがなくDPF46bを詰まらせてしまう。DPF46bの自動再生モードは、250度C以上の温度でないと実施できず、手動再生を行う必要がある。
During a light load operation such as a tractor, the exhaust temperature does not become high and the
このような状態においては、前述した絞り弁66を閉じて第二酸化触媒(DOC)65を使用して自動再生を行う構成とする。このように、第二酸化触媒(DOC)65を使用することで、DPF46bの自動再生が可能となり、DPF46bの手動再生が不要となる。
In such a state, the above-described throttle valve 66 is closed and automatic regeneration is performed using the second dioxide catalyst (DOC) 65. In this way, by using the second dioxide catalyst (DOC) 65, automatic regeneration of the
前述したEGR回路44とEGRクーラ57については、吸気マニホールド38上流側の吸気管38aと排気管63との間に設ける構成としてもよい。そして、このような構成において、高負荷域では排気温度が高いので第二酸化触媒(DOC)65の必要性はなく、この領域においては出力確保のためEGRバルブ43を閉じる。絞り弁66はEGRバルブ43と連動して、EGRバルブ43開時に第二酸化触媒(DOC)65の回路を使用する。これにより、広範囲での排ガス浄化、DPF46b再生のための昇温効果が得られ、第二酸化触媒(DOC)65の高温による触媒劣化が防止できるようになる。
The
また、絞り弁66は、吸気側の絞り弁71と連動してその開度が小さい時に第二酸化触媒(DOC)65の回路を使用する構成とする。これにより、広範囲での排ガス浄化、DPF46b再生のための昇温効果が得られ、第二酸化触媒(DOC)65の高温による触媒劣化が防止できるようになる。
Further, the throttle valve 66 is configured to use the circuit of the second dioxide catalyst (DOC) 65 when the opening degree is small in conjunction with the throttle valve 71 on the intake side. As a result, a temperature rise effect for exhaust gas purification and
図6はトラクタにおける後処理装置46の配置についての構成である。エンジンEを収納しているエンジンルーム72と後処理装置46を収納する処理室73を別々に構成する。第二ボンネット75を開けると処理室73が開放され、第一ボンネット74を開けるとエンジンルーム72が開放される構成である。また、処理室73はマウント76で支持されている構成である。第一ボンネット74を開けるときにおいては、後処理装置46とエンジンEとの接続を離脱させると、処理室73は第一ボンネット74とともに上昇していく構成である。これにより、後処理装置46の点検保守が容易となるとともにマウント76で振動が軽減されるようになる。また、図7に示すように、後処理装置46をキャビンのステップフロア19の下方に設けるように構成してもよい。77はマフラである。これにより、冷却ファン78からの冷却風による後処理装置46への影響を少なくすることが可能となる。このような配置の場合、後処理装置46はエンジンEの排気マニホールドからあまり遠くならないので、後処理装置46内を通過する排ガス温度の低下を防止でき、DPF46bの再生にも悪い影響を与えなくなる。
FIG. 6 shows the arrangement of the
また、図8(a)に示すように、エンジンEからステーを立設して後処理装置46を支持するように構成してもよい。また、機体フレーム81からフレーム80を立設してプレート82で接続し、このプレート82から後処理装置46を支持するように構成してもよい。また、図9に示すように、プレート82側と後処理装置46側にそれぞれフック83を設ける、これらのフック83,83の間に軟質のリング84で後処理装置46を吊り下げるように構成してもよい。85はエンジンEと後処理装置46との間を接続するフレキシブルパイプである。これにより、後処理装置46の振動が軽減されるようになる。
Further, as shown in FIG. 8A, a stay may be erected from the engine E to support the
図10は大径で全長の短いDPF46bとエンジンEをできるだけ前方に配置したものである。そして、キャビンフレーム88の前方でDPF46bを支持し、エンジンEとフレキシブルパイプ89で接続する構成としている。キャビンフレーム88は機体に対して防振体(ゴム、ダンパ等)91で支持している。12は前輪であり、90はボンネットである。これにより、重量の重いDPF46bを容易に防振可能となる。
FIG. 10 shows a
図11(a)はエンジンE関係とキャビン14の側面図であり、図11(b)はキャビン14と後処理装置46を平面から見た模式図(エンジンEは省略)である。酸化触媒(DOC)46aとDPF46bをケーシング93で一体化してエンジンE前方に配置し、酸化触媒(DOC)46aとDPF46bを機体左右方向に配置した構成である。そして、エンジンEからの排気をキャビン14前側のフレーム14a内を通過させて大気中に排ガスを排気する構成としている。従来、エンジンE前方にはバッテリーを搭載していたが、この場所に後処理装置46(酸化触媒(DOC)46aとDPF46b)を配置することで、点検保守が容易となる。バッテリー92についてはキャビン14下方の空間部に配置することで、機体側方からのバッテリー92の点検保守が容易となる。
FIG. 11A is a side view of the engine E and the
図12(a)と図12(b)については、エンジンEの上方にDPF46bと消音器94を並列に配置する構成である。このとき、ラジエータ96の冷却ファン95からの冷却風が直接DPF46bに当たらないようにするために、消音器94を冷却ファン95側に配置する構成とする。これにより、冷却ファン95からの冷却風がDPF46bに当たらなくなるので、DPF46bの温度低下を抑制できるようになり、DPF46bの再生に及ぼす悪影響が少なくなる。しかしながら、消音器94の周囲を通過した冷却風の一部は、そのまま消音器94の周りに沿ってDPF46b方向へと向かうものもある。
12 (a) and 12 (b), the
そこで、前記DPF46bと消音器94については、図13(a)と図13(b)に示すような形状でもよい。即ち、消音器94の形状を変化させてDPF46bを覆うような形状(半月形状)としてもよく、この場合、冷却ファン95からの冷却風は極力DPF46bに当たらなくなる。
Therefore, the
図14について説明する。EGR回路44を設けているエンジンの場合、EGRガス量が適正値より少ないとNOxの排出が増加し、EGRガス量が適正値より多いと煤の排出が増加してしまう。即ち、吸気マニホールド38内圧はエアクリーナの詰まり具合により変化し、排気マニホールド42内圧はDPF46bの詰まり具合により変化する。このように、吸排気部品の状況によりEGR率は変化してしまうので、EGR率の変化に応じたEGRバルブ43の開度制御が必要となる。
FIG. 14 will be described. In the case of an engine provided with the
そこで、排ガス量センサ(エアフローセンサ)86を設け、排ガス量をモニターする。そして、運転中にEGRバルブ43を一瞬閉じて排ガス量のモニターから増加量を演算し、この排ガス量の増加分からその瞬間のEGR率を予測する。この予測結果に基づいてEGRバルブ43の開度制御を行う構成とする。これにより、EGR率の精度を向上できるのでエミッションが改善されるようになる。また、過剰なEGRによる煤増加を防止し、DPF46bの再生サイクルを長くすることが可能となる。EGR率予測の別方法としては、前記排ガス量センサ(エアフローセンサ)86と過給器TBの上流側に設けているラムダセンサ(空燃比センサ)87から算出するように構成してもよい。
Therefore, an exhaust gas amount sensor (air flow sensor) 86 is provided to monitor the exhaust gas amount. Then, during operation, the
また、DPF46b内部の煤、粒状化物質(PM)の詰まり具合を精度よく見積もることで、DPF46bの再生サイクルを適切に行うことが可能となる。具体的には、DPF46bの前後、DOC46aの前後に圧力センサーを設け、DPF46bの前後圧力差とDOC46aの前後圧力差の比(P1比)よりDPF46bへの煤、粒状化物質(PM)の詰まり具合を推定することができる。(排ガス流量の多い高負荷でも、排ガス流量の少ない低負荷でも、DPF46b内の堆積量が同じであれば前記P1比は略同じとなる。
In addition, by accurately estimating the clogging of the soot and granulated material (PM) inside the
また、DPF46bの入口部分には拡散板(図示せず)を設けることで、排ガスが均一になるように構成しているが、この拡散板の前後差圧とDPF46bの前後差圧との比(P2比)でもよい。
Further, a diffusion plate (not shown) is provided at the inlet portion of the
エンジンEの回転数を増加させるためにペダル以外にアクセルレバーがあるが、このアクセルレバーの開度に対して出力電圧が変化し、出力電圧値に応じてエンジン回転数を変化させている。この関係図を図15に示している。 In order to increase the rotation speed of the engine E, there is an accelerator lever in addition to the pedal. The output voltage changes with the opening degree of the accelerator lever, and the engine rotation speed is changed according to the output voltage value. This relationship diagram is shown in FIG.
前記アクセルレバーの開度と出力電圧値との関係グラフにおいて、信号ラインL1とその1/2の信号ラインL2を有する構成とする。単一の場合、回路断線や短絡によりエンジン制御ができなくなるが、前述のように2つの信号ラインL1とL2とを有することで、相互診断が可能となり、信号の信頼性が向上するようになる。例えば、信号ラインL1で正規な制御中において明らかにおかしな信号が入力してきても、信号ラインL2の信号が正常な場合には信号ラインL2で正規な制御を行うことで、エンジン回転を正常に維持して運転継続することが可能となる。前記信号ラインL2については、点線で示すような信号ラインL2aのようにしてもよい。 In the relationship graph between the opening degree of the accelerator lever and the output voltage value, the signal line L1 and a signal line L2 that is ½ of the signal line L1 are used. In the case of a single unit, engine control cannot be performed due to circuit disconnection or short circuit. However, by having two signal lines L1 and L2 as described above, mutual diagnosis is possible and signal reliability is improved. . For example, even if a clearly strange signal is input during normal control on the signal line L1, if the signal on the signal line L2 is normal, normal control is performed on the signal line L2 to maintain engine rotation normally. It is possible to continue operation. The signal line L2 may be a signal line L2a as indicated by a dotted line.
また、アクセルレバーを手動で操作するので急激な変化はないが、明らかに急激な変化がある場合については、その急激な変化が生じた時点の出力電圧値を保持してエンジン回転制御を行う構成とすることで、急激なエンジン回転数の変化を防止できるようになる。 In addition, there is no sudden change because the accelerator lever is operated manually, but when there is an obvious sudden change, the engine voltage is controlled while maintaining the output voltage value at the time of the sudden change. By doing so, it becomes possible to prevent sudden changes in the engine speed.
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。 It can be used for farm vehicles such as tractors and combiners as well as general vehicles.
PM 粒状化物質
TB 過給器
38 吸気マニホールド
38a 吸気管
43 EGRバルブ
44 EGR回路
45 排気タービン
46 後処理装置
46a 酸化触媒(DOC)
46b ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)
63 排気管
64 バイパス経路
65 第二酸化触媒
66 絞り弁
PM Granulated
46b Diesel particulate filter (DPF)
63 Exhaust pipe 64
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