コンバインの排気ガス処理装置

【課題】コンバインの作業状態やディーゼルエンジンの負荷状態を監視しながらタイミング良く排気ガス浄化装置の再生処理を行うようにする。
【解決手段】機体に搭載したディーゼルエンジン(16)の排気ガスをDOC(26)とDPF(27)で浄化し、DPF(27)のPM堆積量を検出するPM堆積検出手段によって設定量のPM堆積量が検出された場合にDPF(27)の再生制御を実行してDPF(27)に堆積したPMを燃焼除去するコンバインの排気ガス処理装置において、機体に備えたグレンタンク(36)内の籾量を検出する籾センサ(60)を設け、籾センサ(60)によって検出される籾量が設定量を超えた場合にDPF(27)の再生制御を中断する構成とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コンバインに搭載されたディーゼルエンジンの排気ガス処理装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
コンバイン等の農業機械には、ディーゼルエンジンによる燃焼後の排気ガス中に含まれる粒子状物質を濾過して浄化するために、DPF(ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタ)を備えることが義務付けられつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平10−121939号公報
【特許文献2】特許2006−97652号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記DPFに粒子状物質が多量に堆積すると、排気ガスの濾過効率が低下するため、このDPFの再生処理を適時に行わければならない。従来、このDPFの再生処理は、エンジンに負荷をかけて排気ガスの温度を上昇させ、DPFの温度を高めて粒子状物質を燃焼させることで行われるが、エンジンに負荷をかけることでエンジン出力が低下するため、作業を中断しなければならなくなる場合がある。
【0005】
そこで、本発明は、コンバインの作業状態やディーゼルエンジンの負荷状態を監視しながら、タイミング良くDPFの再生処理を行うようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。
請求項1に記載の発明は、機体に搭載したディーゼルエンジン(16)の排気ガスをDOC(26)とDPF(27)で浄化し、該DPF(27)のPM堆積量を検出するPM堆積検出手段によって設定量のPM堆積量が検出された場合にDPF(27)の再生制御を実行してDPF(27)に堆積したPMを燃焼除去するコンバインの排気ガス処理装置において、機体に備えたグレンタンク(36)内の籾量を検出する籾センサ(60)を設け、該籾センサ(60)によって検出される籾量が設定量を超えた場合に前記DPF(27)の再生制御を中断する構成としたことを特徴とするコンバインの排気ガス処理装置とする。
【0007】
請求項2に記載の発明は、前記グレンタンク(36)の満杯が満杯センサ(38)によって検出された状態では、収穫作業の中断に基づいてDPF(27)の再生制御を開始し、この再生制御の開始から設定時間内にオーガ起動センサ(58)によって籾排出オーガ(38)の起動操作が検出された場合に、前記再生制御を継続する構成とした請求項1記載のコンバインの排気ガス処理装置とした。
【0008】
請求項3に記載の発明は、前記オーガ起動センサ(58)によって籾排出オーガ(38)の起動操作が検出された場合に行われるDPF(27)の再生制御の再生処理温度を、他の場合に行われる再生処理温度よりも低い温度に設定した請求項2に記載のコンバインの排気ガス処理装置とした。
【0009】
請求項4に記載の発明は、前記籾排出オーガ(38)の排出駆動中におけるDPF(27)の再生処理は、ディーゼルエンジン(16)の回転速度を高低2段階に設定したアイドリング回転速度のうちの高速回転側のアイドリング回転速度に維持することで行われる構成とした請求項2または請求項3に記載のコンバインの排気ガス処理装置とした。
【0010】
請求項5に記載の発明は、収穫穀稈の水分を検出する水分センサ(59)を備え、該水分センサ(59)によって設定水分率以下の水分率が検出された場合には、DPF(27)の再生制御を実行しない構成とした請求項1から請求項4のいずれか一項記載のコンバインの排気ガス処理装置とした。
【発明の効果】
【0011】
請求項1に記載の発明によれば、グレンタンク(36)に貯留された籾の量が多くなると、走行負荷の増大によってDPF(27)の再生処理を行いながら収穫作業を続行することが困難になるが、DPF(27)の再生処理中に籾センサ(60)によって検出されるグレンタンク(36)内の籾量が設定量を超えると、DPF(27)の再生制御を中断して再生処理のためのエンジン負荷の増大を無くすることで、ディーゼルエンジン(16)の出力回転が低下したままでの収穫作業を防止して、作業能率の低下を少なくすることができる。
【0012】
コンバイン作業において、グレンタンク(36)が満杯になると収穫作業を中断してグレンタンク(36)から籾を排出する作業を行うが、請求項2に記載の発明によれば、上記請求項1に記載の発明の効果に加え、収穫作業直後には排気ガスが高温になっているために、DPF(27)の再生処理を直ちに開始出来、また、この再生制御の開始から所定時間内にオーガ起動センサ(58)によって籾排出オーガ(38)の起動操作が検出された場合には、比較的負荷の少ない籾排出作業中であるために、DPF(27)の再生処理を継続して、DPF(27)の再生効率を高めることができる。
【0013】
請求項3に記載の発明によれば、上記請求項2に記載の発明の効果に加え、籾排出オーガ(37)によるグレンタンク(36)からの籾排出中はコンバインが停車中であるので、排気ガスの温度を低下させることで圃場の藁屑が発火しにくくなる。
【0014】
請求項4に記載の発明によれば、上記請求項2または請求項3に記載の発明の効果に加え、ディーゼルエンジン(16)の回転速度を、高低2段階に設定したアイドリング回転速度のうちの高速回転側のアイドリング回転速度から低速回転側のアイドリング回転速度に減速することによる排気温度の低下を防いでDPF(27)の再生処理を安定して行うことができる。
【0015】
請求項5に記載の発明によれば、上記請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の発明の効果に加え、水分センサ(59)によって検出される穀稈の水分率が設定水分率以下となった場合には、DPF(27)の再生制御を行わないので、排気ガスの温度が上昇しにくく、圃場の藁屑などが発火しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の実施例を示す一部を破断したコンバインの全体側面図である。
【図2】本発明の実施例を示すコンバインの全体背断面図である。
【図3】原動部の動力伝動線図である。
【図4】自動制御の制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施形態を図面に示す実施例を参照しながら説明する。
コンバインは、クローラ走行装置39上の車台フレーム40に脱穀装置35を搭載し、機体前部に設ける刈取搬送装置34で刈り取る穀稈を脱穀装置35で脱穀してグレンタンク36に一時的に貯留する。グレンタンク36には脱穀装置35から供給される籾が満杯になったことを検出する満杯センサ38と、全容量の2/3程度になったことを検出する籾センサ60を設けている。グレンタンク36に籾が満杯になると籾排出オーガ37で籾をトラックに積載した籾タンクに排出する。
【0018】
脱穀装置35の前右側に操縦部31を設け、この操縦部31に設ける座席32に座ったオペレータが操向レバー33等を操作して走行操縦する。
操縦部31の左下部にエンジンルーム30を設け、ディーゼルエンジン16を搭載している。このディーゼルエンジン16の第一排気管25からディーゼルエンジン16の後部上下に設置するDOC26とDPF27を通して車台フレーム40の前後方向に沿って設ける第二排気管28へ連結してその排気口を機体後方へ向けて開口している。
【0019】
エンジンルーム30内には空気の温度を検出するエンジンルーム温度センサ41(図4)を設け、DPF27には排気の入口側圧と出口側圧の差圧を検出する排気圧センサ42(図4)を設け、第二排気管28の排気口の近くに排気温度センサ43を設け、操向レバー33の近くに変速センサ45と旋回センサ44からなる操縦検出手段46(図4)を設けている。また、操向レバー33の近くには、収穫物が米であるか麦であるかを設定する収穫設定手段である収穫設定ダイヤル47(図4)を設けている。
【0020】
図3に示す伝動線図で、エンジン16のエンジン出力軸1に第一出力プーリ17を固着し、エンジン16内のウオーターポンプの駆動軸を機外に突出させたウオーターポンプ駆動軸20に固着のポンプ入力プーリ19とギヤケース6の入力軸2の入力プーリ18との間に第一ベルト48を巻き掛けて、ギヤケース6のファン側出力軸5に固着のファン駆動プーリ14と冷却ファン24のファンプーリ15との間にファン駆動ベルト49を巻き掛けている。
【0021】
冷却ファン24は、支持軸としてのウオーターポンプ駆動軸20の軸端に軸支し、この冷却ファン24の外側にラジエータ21を配置している。なお、支持軸20は単独の軸であっても良い。
【0022】
ギヤケース6内には、入力軸2に第一ギヤ7と第二ギヤ9を多板クラッチ23で伝動を入・切可能に装着し、入力軸2のケース外へ突出した軸端に継手22で発電機3の発電軸4を連結して発電機3を常時駆動する。
【0023】
ギヤケース6内のファン側出力軸5に第三ギヤ8と第四ギヤ11を遊嵌し、この第三ギヤ8と第四ギヤ11の間に設ける爪クラッチ12を多板クラッチプレートを備えたシフタ13でスライドすることで回転を滑らかにファン側出力軸5に伝動する。第三ギヤ8は第一ギヤ7と噛み合い逆回転し、第四ギヤ11はカウンタギヤ10を介して第二ギヤ9と噛み合って正回転する。従って、爪クラッチ12を第三ギヤ8に噛み合わすとファン側出力軸5が逆回転し、第四ギヤ11に噛み合わすとファン側出力軸5が正回転することになる。なお、シフタ13は、ギヤケース6の幅中央に位置し、自動制御でシフト操作をする。
【0024】
このような機構で冷却ファン24を正転と中立と逆転に切り換え可能にして、ディーゼルエンジン16が過熱する状態で冷却ファン24を正転させてラジエータ21を空冷し、中立や逆転にしてカバー64に付着する藁屑の取り除くことを容易にすることが出来る。
【0025】
冷却ファンの逆転は、ラジエータ21の温度が低く、ディーゼルエンジン16の負荷が低い時に行うようにする。
ラジエータ21には、ラジエータ水温センサ50(図4)を設けている。
【0026】
なお、ラジエータ21を空冷する冷却ファン24をファンの角度を変更可能な構成として、後述するDPF27の手動再生時や自動再生時にファンの角度をディーゼルエンジン16側に吸引しない角度してラジエータ21冷却しないようにすることで、DPF27の温度低下を防いで再生処理を安定して効果的に行うことが可能になる。
【0027】
図4は、自動制御の制御ブロック図である。
PM堆積検出手段としてDPF27の入口圧と出口圧を検出してその差圧からPMの堆積具合を判定するために、排気圧センサ42からその差圧がコントローラ51に入力し、差圧が所定圧以上であるとDPF再生制御54が実行出力されてディーゼルエンジン16の回転を上昇させて排気温度を上昇させることで、DPF27のフィルターに詰まるPMを燃焼させて自動再生が開始するが、後述する条件では自動再生処理を一時的に停止することがある。なお、PM堆積検出手段としてはエンジンの駆動経過時間からPMの堆積具合を推測する方法もある。
【0028】
エンジンルーム温度センサ41からエンジンルーム30内の空気温度とラジエータ水温センサ50からラジエータ21の水温と排気温度センサ43から排気の温度がコントローラ51に入力し、どれらかの温度がそれぞれに設定する再生停止温度に達するとDPF再生制御54の実行を停止すると共にエンジン出力制御55に出力低下を指示してディーゼルエンジン16の温度を上昇させないようにすると共にファン正駆動53を停止してファン逆駆動52を出力し前記シフタ13をシフトして冷却ファン24を逆回転させてラジエータ21に詰まる粉塵を吹き飛ばすようにする。
【0029】
作業モード切換スイッチ61は、通常作業モードと枕刈りモードを切り換えるスイッチで、この作業モード切換スイッチ61を枕刈りモードにするとディーゼルエンジン16の燃料噴射をアフター噴射やポスト噴射を加えてDPF27の温度を上昇させてPMの堆積量を少なくする制御を行う。
【0030】
排気圧センサ42からの差圧が所定圧以上になってDPF27の再生が必要なことをDPF再生モニタ63に表示がなされると、オペレータが手動でDPF再生制御54を実行することが有る。その際は、オーガ起動スイッチを押して籾排出オーガ37を駆動している間に手動再生スイッチ62を押してDPF再生制御54を実行してDPF27の再生を行うが、排気ガスの温度上昇が不充分な場合には、刈取搬送装置34の昇降を行う刈取昇降シリンダや車台フレーム40の左右傾きを調整する車体制御シリンダに圧油を供給する油圧負荷をディーゼルエンジン16にかけて高温にする。
【0031】
DPF27の自動再生処理の制御は、次の条件で行われる。
まず、旋回センサ44から旋回操作が検出されたり変速センサ45から後進操作が検出されたりすると、DPF再生制御54を停止すると共にエンジン出力制御55に出力低下を指示してディーゼルエンジン16の温度を上昇させないようにする。
【0032】
また、旋回センサ44が旋回操作を検出したり変速センサ45が後進操作を検出したりすると、機体の後方へ向かう第二排気管28の排気口が植立穀稈に向かう可能性があるために、DPF再生制御54が行われていると中断してディーゼルエンジン16の出力を低下させて温度の高い排気ガスを穀稈に吹き付けないようにする。
【0033】
また、収穫設定ダイヤル47で収穫物が米か麦を設定するが、この収穫物によって前記の再生停止温度を変更する。すなわち、収穫物が麦の場合には米の場合よりも穀稈が燃え易いために、再生停止温度を低く設定して第二排気管28から排出される排気ガスの温度を低くする。
【0034】
グレンタンク36に溜まる穀粒が満杯になったことを満杯センサ38で検出すると刈取作業が中断されるためにDPF27の自動再生処理を開始し、開始後の15分程度の所定時間の経過内にオーガ起動センサ58が起動を検出すると自動再生処理を停止することなく継続する。
【0035】
なお、籾排出オーガ37で穀粒を排出している場合の自動再生は、走行停止状態であるので、排気温度を自動再生の行われる限度で低く抑える。
また、籾排出作業中や手扱ぎ作業中にはDPF27の自動再生が行われないようにして作業者が高温排気ガスに触れないようにしても良い。そして、自動再生処理中には警告灯を点灯する。
【0036】
また、穀稈の刈り取り作業中にDPF27の再生が必要になり、DPF再生制御54が駆動されて自動再生が開始された場合でも、籾センサ60がグレンタンク36に籾が収容量の2/3以上になったことを検出すると、ディーゼルエンジン16の負荷が増加してくるために、自動再生を中断する。
【0037】
刈取搬送装置34に刈取穀稈の水分率を検出する水分センサ59を設け、該水分センサ59が検出する水分率が所定よりも低い場合には排気ガスで藁屑が発火する恐れがあるので、DPF再生制御54を駆動しない。
【0038】
なお、DPF27の手動再生時や自動再生時には、ディーゼルエンジン16をアイドリングにした場合に、高アイドリング回転から所定時間後に低アイドリング回転に低下する制御を行わず、高アイドリング回転のままに維持する制御を行って、DPF27の温度が一時的に上昇し過ぎたり低下したりするのを防ぐ。
【0039】
また、走行を停止してDPF27を手動再生する場合に、第二排気管28の終端が見える位置に手動再生スイッチ62を設けて手動再生を行う際に安全を確かめるようにし、この手動再生スイッチ62を押して再生処理を行っている間は、刈取搬送装置34や脱穀装置35や籾排出オーガ37やカッター等の作動を行えないようにして、安全性を高めるのも良い。
【0040】
DOC26で捕集した窒素酸化物に尿素を触媒として加水分解されたアンモニアを窒素酸化物に反応させて無害な窒素に変えるSCR(Selective Catalytic Reduction)を設けた排気ガス処理装置を備えたコンバインでは、尿素タンク内の尿素水溶液が少なくなると警告灯を点滅させ、そのまま作業を続けると警告灯を連続点灯するようにする。その後作業を中断するか籾排出を行ってエンジンを停止し、再度エンジンを起動して尿素水溶液を補給せずに作業を開始すると、エンジンの出力を低下させて走行移動や籾排出作業のみを可能にするか、刈取搬送装置34の駆動を行えないようにする。
【符号の説明】
【0041】
16 ディーゼルエンジン
26 DOC
27 DPF
36 グレンタンク
37 満杯センサ
38 籾排出オーガ
43 排気温度センサ
58 オーガ起動センサ
59 水分センサ
60 籾センサ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
機体に搭載したディーゼルエンジン(16)の排気ガスをDOC(26)とDPF(27)で浄化し、該DPF(27)のPM堆積量を検出するPM堆積検出手段によって設定量のPM堆積量が検出された場合にDPF(27)の再生制御を実行してDPF(27)に堆積したPMを燃焼除去するコンバインの排気ガス処理装置において、機体に備えたグレンタンク(36)内の籾量を検出する籾センサ(60)を設け、該籾センサ(60)によって検出される籾量が設定量を超えた場合に前記DPF(27)の再生制御を中断する構成としたことを特徴とするコンバインの排気ガス処理装置。
【請求項2】
前記グレンタンク(36)の満杯が満杯センサ(38)によって検出された状態では、収穫作業の中断に基づいてDPF(27)の再生制御を開始し、この再生制御の開始から設定時間内にオーガ起動センサ(58)によって籾排出オーガ(38)の起動操作が検出された場合に、前記再生制御を継続する構成とした請求項1記載のコンバインの排気ガス処理装置。
【請求項3】
前記オーガ起動センサ(58)によって籾排出オーガ(38)の起動操作が検出された場合に行われるDPF(27)の再生制御の再生処理温度を、他の場合に行われる再生処理温度よりも低い温度に設定した請求項2に記載のコンバインの排気ガス処理装置。
【請求項4】
前記籾排出オーガ(38)の排出駆動中におけるDPF(27)の再生処理は、ディーゼルエンジン(16)の回転速度を高低2段階に設定したアイドリング回転速度のうちの高速回転側のアイドリング回転速度に維持することで行われる構成とした請求項2または請求項3に記載のコンバインの排気ガス処理装置。
【請求項5】
収穫穀稈の水分を検出する水分センサ(59)を備え、該水分センサ(59)によって設定水分率以下の水分率が検出された場合には、DPF(27)の再生制御を実行しない構成とした請求項1から請求項4のいずれか一項記載のコンバインの排気ガス処理装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2013−113189(P2013−113189A)
【公開日】平成25年6月10日(2013.6.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−259202(P2011−259202)
【出願日】平成23年11月28日(2011.11.28)
【出願人】(000000125)井関農機株式会社 (3,813)
【Fターム(参考)】