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（ＤＰＦ）の再生の効率化。
【解決手段】排気ガス中の粒状化物質（ＰＭ）を捕集するＤＰＦ（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、ＤＰＦ（４６ｂ）内のＰＭ堆積量が所定量（Ｐ）以上になると、ＥＣＵ（１００）はＤＰＦ（４６ｂ）の自動再生を行う信号を出力する構成とし、この自動再生を実行できないときには継続して自動再生実行の出力を行うと共に自動再生実行の出力を複数回行っても自動再生を開始できないときには、ＥＣＵ（１００）は手動再生を行う信号を出力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】排気ガス中の粒状化物質（ＰＭ）を捕集するＤＰＦ（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、ＤＰＦ（４６ｂ）内のＰＭ堆積量が所定量（Ｐ）以上になると、ＥＣＵ（１００）はＤＰＦ（４６ｂ）の自動再生を行う信号を出力する構成とし、この自動再生を実行できないときには継続して自動再生実行の出力を行うと共に自動再生実行の出力を複数回行っても自動再生を開始できないときには、ＥＣＵ（１００）は手動再生を行う信号を出力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（ＤＰＦ）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、自動再生での実行、又は手動再生での実行の選択を選択手段で選択して切り換える構成である（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２０１０−８４６８６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、自動再生を選択した場合において、作業状況、例えば排気ガス温度が低いなどの条件により自動再生が実行されないときにそのままの状況が継続すると、ＤＰＦは再生されないまま直ぐにＰＭ堆積許容量に達してしまう。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ＤＰＦ（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、ＤＰＦ（４６ｂ）内のＰＭ堆積量が所定量（Ｐ）以上になると、ＥＣＵ（１００）はＤＰＦ（４６ｂ）の自動再生を行う信号を出力する構成とし、この自動再生を実行できないときには継続して自動再生実行の出力を行うと共に自動再生実行の出力を複数回行っても自動再生を開始できないときには、ＥＣＵ（１００）は手動再生を行う信号を出力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】
請求項１の作用は、ＤＰＦ（４６ｂ）内のＰＭ堆積量が所定量（Ｐ）以上になると、ＥＣＵ（１００）はＤＰＦ（４６ｂ）の自動再生を行う信号を出力する。この自動再生を実行できないときには継続して自動再生実行の出力を行う。この自動再生実行の出力を複数回行っても自動再生を開始できないときには、ＥＣＵ（１００）は手動再生を行う信号を出力する。
【０００７】
請求項２記載の発明では、前記ＥＣＵ（１００）から出力された手動再生実行の内容を、運転部の液晶表示部（６８）に表示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】
請求項２の作用は、ＥＣＵ（１００）から出力された手動再生実行の内容を、運転部の液晶表示部（６８）に表示する。
請求項３記載の発明では、前記液晶表示部（６８）に手動再生を促す表示がされてから所定時間（Ｑ）の間手動再生が実行されないときには、ＥＣＵ（１００）から再び自動再生を行う信号を出力するように構成したことを特徴とする請求項２に記載の作業車両としたものである。
【０００９】
請求項３の作用は、液晶表示部（６８）に手動再生を促す表示がされてから所定時間（Ｑ）の間手動再生が実行されないときには、ＥＣＵ（１００）から再び自動再生を行う信号を出力する。
【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、自動再生を実行できないときには継続して自動再生実行の出力を行うので、条件が整えば自動再生に直ぐに入ることができる。また、自動再生実行の出力を複数回行っても自動再生を開始できないときには、手動再生を行う信号を出力するので、ＤＰＦ（４６ｂ）のＰＭ堆積量が許容量に達するのを防止できる。
【００１１】
請求項２記載の発明においては、ＥＣＵ（１００）から出力された手動再生実行の内容を、運転部の液晶表示部（６８）に表示するので、機会があれば直ぐに手動再生できる。
請求項３記載の発明においては、液晶表示部（６８）に手動再生を促す表示がされてから所定時間（Ｑ）の間手動再生が実行されないときには、ＥＣＵ（１００）から再び自動再生を行う信号を出力するので、条件が整えば直ぐ自動再生できるので、ＤＰＦ（４６ｂ）のＰＭ堆積量が許容量に達するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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】再生のフローチャート図
【図７】再生のフローチャート図
【図８】再生のフローチャート図
【図９】エンジンと排気系の模式図
【図１０】エンジンの吸気系と排気系の模式図
【図１１】ラジエータの正面図
【図１２】（ａ）トラクタの正面図、（ｂ）トラクタの側面図、（ｃ）ダクトの断面図、（ｄ）ダクトの断面図
【図１３】作業機油圧作動と燃料噴射量との関係図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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スイッチ６７で選択することで、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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
図６に示すフローチャートは、自動再生に失敗したときの対処方法を示している。ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ量が所定量Ｐ以上になると自動再生に入るが、作業の状況により排気温度が上昇せず自動再生できないことがある。このような場合は、再度自動再生を継続してトライするが、複数回以上（例えば５回）自動再生をトライしても自動再生できない場合は、ＥＣＵ１００から手動再生実施の許可を出す構成とする。そして、手動再生の許可内容を運転部の液晶表示部６８に表示する構成とする。このとき、音声で知らせてもよい。
【００５４】
運転部の液晶表示部６８に手動再生を促す表示がされてから所定時間Ｑの間手動再生が実行されないときには、ＥＣＵ１００から再び自動再生を行う信号を出力するように構成し、同様に自動再生できないときには、再度自動再生を継続してトライするが、複数回以上（例えば５回）自動再生をトライしても自動再生できない場合は、ＥＣＵ１００から手動再生実施の許可を出す構成とする。このサイクルを繰り返す構成とするが、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ量が限界値に近づくと強制的に走行停止して手動再生を促す構成とする。強制的に走行停止するためには、トランスミッションケース内の走行の油圧クラッチを切りとする。
【００５５】
手動再生完了時において、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ量は演算にてＰＭ量理論値Ｖ１が計算できる。ＰＭ量理論値Ｖ１の演算方法は各種あるので詳細は省略するが、基本的には再生しているときの排気ガス温度と再生時間から除去されるＰＭ量を推定している。この除去される推定量は、ＤＰＦの種類や大きさ、内部構造で若干の違いが生じてくるが、問題となるほどではない。
【００５６】
また、手動再生完了時において、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ量の実測値Ｖ２が求められる。実施例では、ＤＰＦ４６ｂの上流側圧力センサ５８と下流側圧力センサ５３の差圧で、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ量実測値Ｖ２を求める構成としている。
【００５７】
前記ＰＭ量理論値Ｖ１とＰＭ量実測値Ｖ２の関係において、
ＰＭ量理論値Ｖ１＜ＰＭ量実測値Ｖ２
が成立すると、再度手動再生を継続する構成とする。図７のフローチャートに記載されている「○ｋＰａ」とは、そのときの手動再生を完了したときのＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ量の理論値で、前記ＰＭ量理論値Ｖ１のことを示している。
【００５８】
手動再生完了は、手動再生が終了した時点において、
ＰＭ量理論値Ｖ１＞ＰＭ量実測値Ｖ２
が成立したときとする。
【００５９】
これにより、手動再生完了時には必ずＰＭ量実測値Ｖ２は、演算で求めているＰＭ量理論値Ｖ１よりも少なくなるため、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ量が過堆積してしまうのを防止できるようになる。
【００６０】
また、作業の都合で手動再生を継続できないときには、強制終了スイッチ６９を入り状態にすることで、再生を終了することができる。この場合においては、運転部の液晶表示部６８に表示継続しておくことで作業者が認識できるので、作業の合い間等で速やかに手動再生を行うことができる。
【００６１】
トラクタ等の農業機械においては、オフシーズンで長時間作業を行わないことがあるので、この期間を利用して手動再生を行い、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ堆積を略ゼロにするようにしてもよい。ただし、手動再生の長時間運転においては、排気の熱の問題や、オイルダイリューション（オイルパン内への燃料漏れ）の問題があるので、ディーラーのサービスマンだけが行える構成とする。サービスマンだけが使用できるサービスツール等の指示により、手動再生を長時間（４５分程度）可能とする。４５分はトラクタに搭載されている平均的な大きさのＤＰＦの場合であるので、小型や大型では適宜変更してもよい。手動再生を長時間すると、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ堆積量は略ゼロとなるので、この時点で演算で求めているＰＭ量理論値Ｖ１をゼロに強制的にリセットする構成とする。このように、演算値とのズレが無くなることで、実際のＤＰＦ内でのＰＭ堆積の過堆積を防止できる。
【００６２】
また、前述のように、長時間の手動再生を行った場合には、オイルダイリューション（オイルパン内への燃料漏れ）の影響を考慮して、オイル交換を促す表示を運転部の液晶表示部６８に表示する構成とする。前述した一連の構成は、図８のフローチャートに示している。
【００６３】
図９に示すように、エンジンには発電機７０が搭載されており、ベルト７１で発電機７０を駆動する構成としている。発電機７０のオン／オフは、ＥＣＵ１００が制御している。そして、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ堆積量が少ないときは発電を行わず、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ堆積量が多いときに発電を行う構成とする。これにより、エンジンに負荷が作用することで排気温度が上昇して、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭが除去されるようになる。従って、自動再生の間隔を長くすることができるようになり、再生に伴う燃料消費を抑制したり、オイルダイリューション（オイルパン内への燃料漏れ）の影響を少なくできるようになる。
【００６４】
図１０は、排気マニホールド７２に圧力センサ７４を設け、吸気マニホールド７３に圧力センサ７５を設ける構成としている。前記排気側の圧力センサ７４の値と、吸気側の圧力センサ７５の差圧をＥＣＵ１００で計測する。そして、過渡運転時の過給器ＴＢのターボラグを前記排気側の圧力センサ７４の値と、吸気側の圧力センサ７５の差圧から測定し、さらに吸入空気量をエアーフローセンサ７６で測定することで、ターボラグによる吸入空気量の変化を把握し、ＰＭ量演算の補正係数（空気過剰率低下分を推測）として使用する構成とする。加速時、減速時の両方に使用する。これにより、過渡運転時のＰＭ排出量をある程度推測可能となる。
【００６５】
ＤＰＦ４６ｂの再生時には、排気温度を上昇させることが必要となる。この方法として、図１１に示すように、ＥＣＵ１００の制御によりラジエータ７７内に流れる冷却水の量を少なくする。具体的には、電磁バルブ７８を閉じることで、ラジエータ７７内に流れる冷却水量を１／３カットする構成とする。これにより、冷却水ポンプにも負荷がかかることになり、ＤＰＦ４６ｂの再生時に排気温度が上昇して、再生が効率良くできるようになる。ただし、冷却水温度が上昇しすぎてオーバーヒート気味になるときには、前記電磁バルブ７８を開ける必要がある。
【００６６】
一方、走行中（作業，路上）に行う自動再生においては、次のような不具合がおこる。ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ堆積量の判断に使用されるＥＣＵ１００内での演算値（エンジンの運転時間と燃料噴射量と排気ガス温度から推定又は平均的な使用状況での実験による記憶値）は、実際のＰＭ堆積量に対してズレが生じることが多い。記憶している実験値であっても、エンジンの使用状況によりズレてくる。このズレは再生を繰り返す毎に大きくなる傾向がある。
【００６７】
そこで、自動再生数回（例えば５回程度）に一度、自動再生を行うためのＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ量の閾値（α）を、所定量（δ）上げる構成とする。次回からは、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ量が（α＋δ）になると、自動再生に入る構成となるので、自動再生に入るまでの運転時間が長くなる。このように、定期的にＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ量の閾値を補正することで、再生時間を延ばすことができるようになり、再生に伴うオイルダイリューション（オイルパン内への燃料漏れ）を抑制できてオイル交換の間隔を長くすることができるようになる。また、再生に伴う燃料消費を抑制可能となる。
【００６８】
図１２（ａ）と図１２（ｂ）は、トラクタにＤＰＦ４６ｂを搭載したときの構成を示している。
ＤＰＦ４６ｂの周囲はダクト７９で覆う構成としている。このダクト７９への空気取り入れ口８０は、機体の正面に位置させており、ラジエータファン８１から送り込まれた空気を取り込む構成としている。
【００６９】
そして、ダクト７９内には複数のフィン８２を設けており、このフィン８２でダクト７９内の空気を撹拌して、ダクト７９内の空気の流れに偏りが起こらないようにして、空気の流れが均一になるように構成している（図１２（ｃ））。ダクト７９内に取り込まれた空気は、ＤＰＦ４６ｂ部分を通過して、機体後方へと排出される構成である。これにより、ＤＰＦ４６ｂの熱でエンジンルーム内が高温となるのを防止でき、エンジンルーム内の機器類を保護できる。また、ＤＰＦ４６ｂをダクト７９で覆っているので、廃ワラ等の塵埃がＤＰＦ４６ｂ上に積もってしまって、塵埃が発火してしまうのを防止できるようになる。
【００７０】
ＤＰＦ４６ｂを再生するときにおいては、図１２（ｄ）に示すように、フィン８２を閉じてダクト７９内に空気が入るのを防止して、ＤＰＦ４６ｂが冷却されすぎないようにする。ただし、ＤＰＦ４６ｂが過昇温になり過ぎるときには、フィン８２をある程度開いて空気の流れを発生させる構成とする フィン８２の回動方法については、モータ８３で行いＥＣＵ１００で制御する構成とする。
【００７１】
図１３は作業機の作動油圧と燃料噴射量との関係を示している。横軸は時間の流れである。トラクタに装着した作業機（ロータリ等）の油圧が作動している場合には、油圧に応じて燃料噴射量を増大する構成としている。燃料噴射量の増大は、所定の閾値までである。ラインＬ１が作業機油圧の変化を示し、ラインＬ２が燃料噴射量の増大を示している。ラインＬ３は燃料噴射量の閾値である。
【００７２】
これにより、作業機の油圧増大に伴い燃料噴射量を増大することで、エンジン回転数の低下やエンジンストールを防止できて、作業を快適に続行可能となる
【産業上の利用可能性】
【００７３】
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】
【００７４】
ＰＭ 粒状化物質
４６ｂ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
６８ 液晶表示部
１００ ＥＣＵ
【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（ＤＰＦ）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、自動再生での実行、又は手動再生での実行の選択を選択手段で選択して切り換える構成である（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２０１０−８４６８６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、自動再生を選択した場合において、作業状況、例えば排気ガス温度が低いなどの条件により自動再生が実行されないときにそのままの状況が継続すると、ＤＰＦは再生されないまま直ぐにＰＭ堆積許容量に達してしまう。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ＤＰＦ（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、ＤＰＦ（４６ｂ）内のＰＭ堆積量が所定量（Ｐ）以上になると、ＥＣＵ（１００）はＤＰＦ（４６ｂ）の自動再生を行う信号を出力する構成とし、この自動再生を実行できないときには継続して自動再生実行の出力を行うと共に自動再生実行の出力を複数回行っても自動再生を開始できないときには、ＥＣＵ（１００）は手動再生を行う信号を出力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】
請求項１の作用は、ＤＰＦ（４６ｂ）内のＰＭ堆積量が所定量（Ｐ）以上になると、ＥＣＵ（１００）はＤＰＦ（４６ｂ）の自動再生を行う信号を出力する。この自動再生を実行できないときには継続して自動再生実行の出力を行う。この自動再生実行の出力を複数回行っても自動再生を開始できないときには、ＥＣＵ（１００）は手動再生を行う信号を出力する。
【０００７】
請求項２記載の発明では、前記ＥＣＵ（１００）から出力された手動再生実行の内容を、運転部の液晶表示部（６８）に表示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】
請求項２の作用は、ＥＣＵ（１００）から出力された手動再生実行の内容を、運転部の液晶表示部（６８）に表示する。
請求項３記載の発明では、前記液晶表示部（６８）に手動再生を促す表示がされてから所定時間（Ｑ）の間手動再生が実行されないときには、ＥＣＵ（１００）から再び自動再生を行う信号を出力するように構成したことを特徴とする請求項２に記載の作業車両としたものである。
【０００９】
請求項３の作用は、液晶表示部（６８）に手動再生を促す表示がされてから所定時間（Ｑ）の間手動再生が実行されないときには、ＥＣＵ（１００）から再び自動再生を行う信号を出力する。
【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、自動再生を実行できないときには継続して自動再生実行の出力を行うので、条件が整えば自動再生に直ぐに入ることができる。また、自動再生実行の出力を複数回行っても自動再生を開始できないときには、手動再生を行う信号を出力するので、ＤＰＦ（４６ｂ）のＰＭ堆積量が許容量に達するのを防止できる。
【００１１】
請求項２記載の発明においては、ＥＣＵ（１００）から出力された手動再生実行の内容を、運転部の液晶表示部（６８）に表示するので、機会があれば直ぐに手動再生できる。
請求項３記載の発明においては、液晶表示部（６８）に手動再生を促す表示がされてから所定時間（Ｑ）の間手動再生が実行されないときには、ＥＣＵ（１００）から再び自動再生を行う信号を出力するので、条件が整えば直ぐ自動再生できるので、ＤＰＦ（４６ｂ）のＰＭ堆積量が許容量に達するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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】再生のフローチャート図
【図７】再生のフローチャート図
【図８】再生のフローチャート図
【図９】エンジンと排気系の模式図
【図１０】エンジンの吸気系と排気系の模式図
【図１１】ラジエータの正面図
【図１２】（ａ）トラクタの正面図、（ｂ）トラクタの側面図、（ｃ）ダクトの断面図、（ｄ）ダクトの断面図
【図１３】作業機油圧作動と燃料噴射量との関係図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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スイッチ６７で選択することで、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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
図６に示すフローチャートは、自動再生に失敗したときの対処方法を示している。ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ量が所定量Ｐ以上になると自動再生に入るが、作業の状況により排気温度が上昇せず自動再生できないことがある。このような場合は、再度自動再生を継続してトライするが、複数回以上（例えば５回）自動再生をトライしても自動再生できない場合は、ＥＣＵ１００から手動再生実施の許可を出す構成とする。そして、手動再生の許可内容を運転部の液晶表示部６８に表示する構成とする。このとき、音声で知らせてもよい。
【００５４】
運転部の液晶表示部６８に手動再生を促す表示がされてから所定時間Ｑの間手動再生が実行されないときには、ＥＣＵ１００から再び自動再生を行う信号を出力するように構成し、同様に自動再生できないときには、再度自動再生を継続してトライするが、複数回以上（例えば５回）自動再生をトライしても自動再生できない場合は、ＥＣＵ１００から手動再生実施の許可を出す構成とする。このサイクルを繰り返す構成とするが、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ量が限界値に近づくと強制的に走行停止して手動再生を促す構成とする。強制的に走行停止するためには、トランスミッションケース内の走行の油圧クラッチを切りとする。
【００５５】
手動再生完了時において、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ量は演算にてＰＭ量理論値Ｖ１が計算できる。ＰＭ量理論値Ｖ１の演算方法は各種あるので詳細は省略するが、基本的には再生しているときの排気ガス温度と再生時間から除去されるＰＭ量を推定している。この除去される推定量は、ＤＰＦの種類や大きさ、内部構造で若干の違いが生じてくるが、問題となるほどではない。
【００５６】
また、手動再生完了時において、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ量の実測値Ｖ２が求められる。実施例では、ＤＰＦ４６ｂの上流側圧力センサ５８と下流側圧力センサ５３の差圧で、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ量実測値Ｖ２を求める構成としている。
【００５７】
前記ＰＭ量理論値Ｖ１とＰＭ量実測値Ｖ２の関係において、
ＰＭ量理論値Ｖ１＜ＰＭ量実測値Ｖ２
が成立すると、再度手動再生を継続する構成とする。図７のフローチャートに記載されている「○ｋＰａ」とは、そのときの手動再生を完了したときのＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ量の理論値で、前記ＰＭ量理論値Ｖ１のことを示している。
【００５８】
手動再生完了は、手動再生が終了した時点において、
ＰＭ量理論値Ｖ１＞ＰＭ量実測値Ｖ２
が成立したときとする。
【００５９】
これにより、手動再生完了時には必ずＰＭ量実測値Ｖ２は、演算で求めているＰＭ量理論値Ｖ１よりも少なくなるため、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ量が過堆積してしまうのを防止できるようになる。
【００６０】
また、作業の都合で手動再生を継続できないときには、強制終了スイッチ６９を入り状態にすることで、再生を終了することができる。この場合においては、運転部の液晶表示部６８に表示継続しておくことで作業者が認識できるので、作業の合い間等で速やかに手動再生を行うことができる。
【００６１】
トラクタ等の農業機械においては、オフシーズンで長時間作業を行わないことがあるので、この期間を利用して手動再生を行い、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ堆積を略ゼロにするようにしてもよい。ただし、手動再生の長時間運転においては、排気の熱の問題や、オイルダイリューション（オイルパン内への燃料漏れ）の問題があるので、ディーラーのサービスマンだけが行える構成とする。サービスマンだけが使用できるサービスツール等の指示により、手動再生を長時間（４５分程度）可能とする。４５分はトラクタに搭載されている平均的な大きさのＤＰＦの場合であるので、小型や大型では適宜変更してもよい。手動再生を長時間すると、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ堆積量は略ゼロとなるので、この時点で演算で求めているＰＭ量理論値Ｖ１をゼロに強制的にリセットする構成とする。このように、演算値とのズレが無くなることで、実際のＤＰＦ内でのＰＭ堆積の過堆積を防止できる。
【００６２】
また、前述のように、長時間の手動再生を行った場合には、オイルダイリューション（オイルパン内への燃料漏れ）の影響を考慮して、オイル交換を促す表示を運転部の液晶表示部６８に表示する構成とする。前述した一連の構成は、図８のフローチャートに示している。
【００６３】
図９に示すように、エンジンには発電機７０が搭載されており、ベルト７１で発電機７０を駆動する構成としている。発電機７０のオン／オフは、ＥＣＵ１００が制御している。そして、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ堆積量が少ないときは発電を行わず、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ堆積量が多いときに発電を行う構成とする。これにより、エンジンに負荷が作用することで排気温度が上昇して、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭが除去されるようになる。従って、自動再生の間隔を長くすることができるようになり、再生に伴う燃料消費を抑制したり、オイルダイリューション（オイルパン内への燃料漏れ）の影響を少なくできるようになる。
【００６４】
図１０は、排気マニホールド７２に圧力センサ７４を設け、吸気マニホールド７３に圧力センサ７５を設ける構成としている。前記排気側の圧力センサ７４の値と、吸気側の圧力センサ７５の差圧をＥＣＵ１００で計測する。そして、過渡運転時の過給器ＴＢのターボラグを前記排気側の圧力センサ７４の値と、吸気側の圧力センサ７５の差圧から測定し、さらに吸入空気量をエアーフローセンサ７６で測定することで、ターボラグによる吸入空気量の変化を把握し、ＰＭ量演算の補正係数（空気過剰率低下分を推測）として使用する構成とする。加速時、減速時の両方に使用する。これにより、過渡運転時のＰＭ排出量をある程度推測可能となる。
【００６５】
ＤＰＦ４６ｂの再生時には、排気温度を上昇させることが必要となる。この方法として、図１１に示すように、ＥＣＵ１００の制御によりラジエータ７７内に流れる冷却水の量を少なくする。具体的には、電磁バルブ７８を閉じることで、ラジエータ７７内に流れる冷却水量を１／３カットする構成とする。これにより、冷却水ポンプにも負荷がかかることになり、ＤＰＦ４６ｂの再生時に排気温度が上昇して、再生が効率良くできるようになる。ただし、冷却水温度が上昇しすぎてオーバーヒート気味になるときには、前記電磁バルブ７８を開ける必要がある。
【００６６】
一方、走行中（作業，路上）に行う自動再生においては、次のような不具合がおこる。ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ堆積量の判断に使用されるＥＣＵ１００内での演算値（エンジンの運転時間と燃料噴射量と排気ガス温度から推定又は平均的な使用状況での実験による記憶値）は、実際のＰＭ堆積量に対してズレが生じることが多い。記憶している実験値であっても、エンジンの使用状況によりズレてくる。このズレは再生を繰り返す毎に大きくなる傾向がある。
【００６７】
そこで、自動再生数回（例えば５回程度）に一度、自動再生を行うためのＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ量の閾値（α）を、所定量（δ）上げる構成とする。次回からは、ＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ量が（α＋δ）になると、自動再生に入る構成となるので、自動再生に入るまでの運転時間が長くなる。このように、定期的にＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ量の閾値を補正することで、再生時間を延ばすことができるようになり、再生に伴うオイルダイリューション（オイルパン内への燃料漏れ）を抑制できてオイル交換の間隔を長くすることができるようになる。また、再生に伴う燃料消費を抑制可能となる。
【００６８】
図１２（ａ）と図１２（ｂ）は、トラクタにＤＰＦ４６ｂを搭載したときの構成を示している。
ＤＰＦ４６ｂの周囲はダクト７９で覆う構成としている。このダクト７９への空気取り入れ口８０は、機体の正面に位置させており、ラジエータファン８１から送り込まれた空気を取り込む構成としている。
【００６９】
そして、ダクト７９内には複数のフィン８２を設けており、このフィン８２でダクト７９内の空気を撹拌して、ダクト７９内の空気の流れに偏りが起こらないようにして、空気の流れが均一になるように構成している（図１２（ｃ））。ダクト７９内に取り込まれた空気は、ＤＰＦ４６ｂ部分を通過して、機体後方へと排出される構成である。これにより、ＤＰＦ４６ｂの熱でエンジンルーム内が高温となるのを防止でき、エンジンルーム内の機器類を保護できる。また、ＤＰＦ４６ｂをダクト７９で覆っているので、廃ワラ等の塵埃がＤＰＦ４６ｂ上に積もってしまって、塵埃が発火してしまうのを防止できるようになる。
【００７０】
ＤＰＦ４６ｂを再生するときにおいては、図１２（ｄ）に示すように、フィン８２を閉じてダクト７９内に空気が入るのを防止して、ＤＰＦ４６ｂが冷却されすぎないようにする。ただし、ＤＰＦ４６ｂが過昇温になり過ぎるときには、フィン８２をある程度開いて空気の流れを発生させる構成とする フィン８２の回動方法については、モータ８３で行いＥＣＵ１００で制御する構成とする。
【００７１】
図１３は作業機の作動油圧と燃料噴射量との関係を示している。横軸は時間の流れである。トラクタに装着した作業機（ロータリ等）の油圧が作動している場合には、油圧に応じて燃料噴射量を増大する構成としている。燃料噴射量の増大は、所定の閾値までである。ラインＬ１が作業機油圧の変化を示し、ラインＬ２が燃料噴射量の増大を示している。ラインＬ３は燃料噴射量の閾値である。
【００７２】
これにより、作業機の油圧増大に伴い燃料噴射量を増大することで、エンジン回転数の低下やエンジンストールを防止できて、作業を快適に続行可能となる
【産業上の利用可能性】
【００７３】
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】
【００７４】
ＰＭ 粒状化物質
４６ｂ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
６８ 液晶表示部
１００ ＥＣＵ
【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ＤＰＦ（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、ＤＰＦ（４６ｂ）内のＰＭ堆積量が所定量（Ｐ）以上になると、ＥＣＵ（１００）はＤＰＦ（４６ｂ）の自動再生を行う信号を出力する構成とし、この自動再生を実行できないときには継続して自動再生実行の出力を行うと共に自動再生実行の出力を複数回行っても自動再生を開始できないときには、ＥＣＵ（１００）は手動再生を行う信号を出力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ＥＣＵ（１００）から出力された手動再生実行の内容を、運転部の液晶表示部（６８）に表示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３】
前記液晶表示部（６８）に手動再生を促す表示がされてから所定時間（Ｑ）の間手動再生が実行されないときには、ＥＣＵ（１００）から再び自動再生を行う信号を出力するように構成したことを特徴とする請求項２に記載の作業車両。
【請求項１】
排気ガス中の粒状化物質（ＰＭ）を捕集するＤＰＦ（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、ＤＰＦ（４６ｂ）内のＰＭ堆積量が所定量（Ｐ）以上になると、ＥＣＵ（１００）はＤＰＦ（４６ｂ）の自動再生を行う信号を出力する構成とし、この自動再生を実行できないときには継続して自動再生実行の出力を行うと共に自動再生実行の出力を複数回行っても自動再生を開始できないときには、ＥＣＵ（１００）は手動再生を行う信号を出力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ＥＣＵ（１００）から出力された手動再生実行の内容を、運転部の液晶表示部（６８）に表示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３】
前記液晶表示部（６８）に手動再生を促す表示がされてから所定時間（Ｑ）の間手動再生が実行されないときには、ＥＣＵ（１００）から再び自動再生を行う信号を出力するように構成したことを特徴とする請求項２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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−１１３２６３（Ｐ２０１３−１１３２６３Ａ）
【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２０１１−２６２２７７（Ｐ２０１１−２６２２７７）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【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２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（００００００１２５）井関農機株式会社 (3,813)
【Ｆターム（参考）】
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