(57)【要約】【課題】排気ガスと噴射された尿素水の混合を促進させて、排気ガス中のＮＯxの加水分解を促進させる。【解決手段】ディーゼルエンジンＥからの排気ガスを排出する排気管５５に配設され、加水分解により尿素水溶液から生成されるアンモニアを使用して排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化する選択還元触媒（ＳＣＲ）と、前記選択還元触媒（ＳＣＲ）の排気上流に尿素水溶液を噴射供給する尿素噴射ノズル７２と、窒素酸化物の量に応じた尿素水溶液を尿素噴射ノズル７２に供給する尿素水溶液供給装置Ｐとを備えたトラクタにおいて、前記尿素噴射ノズル７２の排気上流に排気ガスを拡散させる拡散手段８１を備えたことを特徴とするトラクタの構成とする。【選択図】図６
2015086813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジン（Ｅ）からの排気ガスを排出する排気管（５５）に配設され、加水分解により尿素水溶液から生成されるアンモニアを使用して排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化する選択還元触媒（ＳＣＲ）と、前記選択還元触媒（ＳＣＲ）の排気上流に尿素水溶液を噴射供給する尿素噴射ノズル（７２）と、窒素酸化物の量に応じた尿素水溶液を尿素噴射ノズル（７２）に供給する尿素水溶液供給装置（Ｐ）とを備えたトラクタにおいて、前記尿素噴射ノズル（７２）の排気上流に排気ガスを拡散させる拡散手段（８１）を備えたことを特徴とするトラクタ。
【請求項２】
前記拡散手段（８１）は、排気管（５５）の内径の左右幅に亘って設けられた複数の棒状部材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のトラクタ。
【請求項３】
前記選択還元触媒（ＳＣＲ）の排気下流に排気ガス中の窒素酸化物量を検出するＮＯxセンサ（７６）を設け、該ＮＯxセンサ（７６）の検出値に応じて、前記尿素噴射ノズル（７２）からの尿素水の噴射量を決定する制御手段（１００）を設けたことを特徴とする請求項２に記載のトラクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、農業機械であるトラクタに関し、特に尿素選択触媒還元システム（ＳＣＲシステム）を搭載したトラクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
尿素水溶液噴射ノズルから噴射供給された尿素水溶液噴霧に水蒸気を衝突させ、水分が充分な雰囲気中で加水分解を行わせると共に、水蒸気の衝突により尿素水溶液の分裂及び拡散を促すことで、その加水分解を促進させる。そして、下流側のＮＯｘ還元触媒で、ＮＯｘを還元浄化する構成の技術が開示されている（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２０１０−１４４６３２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、水蒸気を発生させる水蒸気発生装置が必要であり、装置自体が大掛かりであり、コスト的にも高価な構成になるという問題がある。
本発明の課題は、前述のような不具合を解消するディーゼルエンジンを搭載したトラクタ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）からの排気ガスを排出する排気管（５５）に配設され、加水分解により尿素水溶液から生成されるアンモニアを使用して排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化する選択還元触媒（ＳＣＲ）と、前記選択還元触媒（ＳＣＲ）の排気上流に尿素水溶液を噴射供給する尿素噴射ノズル（７２）と、窒素酸化物の量に応じた尿素水溶液を尿素噴射ノズル（７２）に供給する尿素水溶液供給装置（Ｐ）とを備えたトラクタにおいて、前記尿素噴射ノズル（７２）の排気上流に排気ガスを拡散させる拡散手段（８１）を備えたことを特徴とするトラクタとしたものである。
【０００６】
請求項２記載の発明では、前記拡散手段（８１）は、排気管（５５）の内径の左右幅に亘って設けられた複数の棒状部材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のトラクタとしたものである。
【０００７】
請求項３記載の発明では、前記選択還元触媒（ＳＣＲ）の排気下流に排気ガス中の窒素酸化物量を検出するＮＯxセンサ（７６）を設け、該ＮＯxセンサ（７６）の検出値に応じて、前記尿素噴射ノズル（７２）からの尿素水の噴射量を決定する制御手段（１００）を設けたことを特徴とする請求項２に記載のトラクタとしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は上述のごとく構成したので、請求項１においては、噴射された尿素水と排気ガス（ＮＯx）の混合が良好となり、ＮＯxの加水分解が促進される。
請求項２においては、請求項１の効果に加え、噴射された尿素水と排気ガス（ＮＯx）の混合を廉価に構成できる。
【０００９】
請求項３においては、請求項２の効果に加え、選択還元触媒（ＳＣＲ）の排気下流にＮＯxセンサ（７６）を設け、ＮＯxセンサ（７６）の検出値に応じて、前記尿素噴射ノズル（７２）からの尿素水の噴射量を決定する制御手段（１００）を設けたので、還元浄化後のＮＯx値を精度良く把握でき、このＮＯx値で噴射される尿素水を決めるので、無駄な尿素水を使用することなく効率良く還元浄化ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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】排気管の模式図
【図７】排気管の模式図
【図８】排気管の模式図
【図９】排気管の模式図
【図１０】排気管の模式図
【図１１】トラクタ前部の左側面図
【図１２】トラクタの正面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
本実施例ではＳＣＲシステムを搭載している。ＳＣＲとは選択触媒還元のことで、触媒として尿素を用いるものが増えつつある。尿素ＳＣＲシステムを搭載している場合は、ＤＰＦを搭載しない（本実施例）ことがあるが搭載してもよい。過給器ＴＢの排気タービン４５出口を機体後方に向け、この排気タービン４５の出口に近接させて第１ＤＯＣ（酸化触媒）７１を連結する。この第１ＤＯＣ（酸化触媒）７１の下流側に尿素水溶液を噴射するノズル７２を配置する。尿素水溶液は尿素水タンク８０内に貯留されている。さらに、ノズル７２の下流側にＳＣＲ筒体７３を連結する。ＳＣＲ筒体７３の内部には、ＳＣＲ７３ａと第二ＤＯＣ７３ｂを設けている。ＳＣＲ筒体７３の搭載位置は基本的にはどこでもよいが、排気ガス温度が高い方がよいので、できるだけエンジンＥの排気ガス出口に近い場所がよいので、ボンネット７４で覆われるエンジンルーム７５内に収納する構成としている（図３）。
【００５２】
第１ＤＯＣ７１においては、排気ガス中のＮＯをＮＯ2にするものである。このＮＯをＮＯ2の比率は（１：１）が望ましいので、これに合わせて第１ＤＯＣ７１の能力を決定しているが、燃料噴射量や負荷の状況に応じて、排気ガス中のＮＯ量は変化するので、排気ガス中のＮＯレベルが平均付近の値のところでＮＯとＮＯ2の比率を略（１：１）になるように構成している。
【００５３】
第１ＤＯＣ７１を通過した排気ガス中に、前記ノズル７２から尿素水を噴射する構成としている。すると、水と熱で尿素がアンモニアになるので、このアンモニアとＮＯxの反応で、ＮＯx→Ｎ2とＯ2になる。これにより、ＮＯxが低減された排気ガスが大気中に放出されることになる。
【００５４】
ノズル７２からの尿素水の噴射量については、ＮＯxセンサ７６によるＮＯx量の検出値に基づき決定される。しかし、尿素水の噴射量が少ないとＮＯｘが残るので多めに噴射するが、アンモニアが残る。このアンモニアを後ろの第２ＤＯＣ７３ｂで酸化する構成としている。
【００５５】
尿素水については、機体に専用の尿素水タンク８０を搭載して燃料と同じように貯留する構成としているが、この尿素水の専用タンクの搭載位置については後述する。尿素水がなくなると、大気中に放出されるＮＯx量が増えてしまうので、燃料と同様に尿素水の残量を監視しなくてはならない。
【００５６】
図５の模式図においてＳＣＲを図示すると、先ず酸化触媒（ＤＯＣ）４６ａと第１ＤＯＣ７１は同じものであるので、酸化触媒（ＤＯＣ）４６ａが第１ＤＯＣ７１となる。そして、その下流側に尿素水を噴射するノズル７２とＳＣＲ筒体７３を配置する構成としている。ＤＰＦ４６ｂについては、設けてもよいし設けなくてもよい。
【００５７】
ＥＣＵ１００の入力側にＳＣＲエコスイッチ７７、ＮＯxセンサ７６、尿素水タンク８０のレベルセンサ７８が接続しており、出力側には操作席の液晶モニタ７９、尿素噴射ノズル７２、燃料噴射ノズル６が接続している構成である。尿素水タンク８０からの尿素水を送り出すポンプＰを設けている。
【００５８】
基本的には尿素水が無くなると強制的にエンジンを停止する構成としているので、走行ができなくなるが、尿素水が決められた閾値以下になると、燃料噴射量の抑制に伴い使用される尿素水の量も減ることになるので、作業時間、走行時間が長くなる。
【００５９】
貯留している尿素水の量が減ると、エンジンのＥＧＲ還元率を高くする構成としている。具体的には、ＳＣＲエコスイッチ７７を入り状態にすると尿素水の量をレベルセンサ７８で確認し、規定量以下であれば、液晶モニタ７９に警告表示を行うとともにエンジン回転数を低下させる表示を行う構成とする。エンジン回転数を手動で下げると、尿素水の使用量が減るので、運転時間を長くできる。さらに、エンジンにＥＧＲ還元率を高くする制御を行う構成とする。即ち、ＥＧＲバルブ４３を開いて排気ガスの一部を吸気側に戻す量を多くする構成とする。ＥＧＲ還元率を高くするとＮＯxの発生量が減るので、尿素水の使用量が減少することになり、運転時間を長く保つことができる。
【００６０】
図６は、尿素噴射ノズル７２付近の拡大図を示している。ディーゼルエンジンＥからの排気ガスを排出する排気管５５には、加水分解により尿素水溶液から生成されるアンモニアを使用して排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化する選択還元触媒（ＳＣＲ）を設けている。この選択還元触媒（ＳＣＲ）の排気上流に尿素水溶液を噴射供給する尿素噴射ノズル７２を設けている。
【００６１】
窒素酸化物（ＮＯx）の量に応じた尿素水溶液を尿素噴射ノズル７２に供給する尿素水溶液供給装置Ｐとを備えている。尿素水溶液供給装置Ｐは、送水用ポンプＰであり、窒素酸化物の量に応じた尿素水溶液量は、ＮＯxセンサ７６からの検出値に基づきＥＣＵ１００で算出する。ＥＣＵ１００の記憶装置には、窒素酸化物（ＮＯx）量と噴射する尿素水溶液量のマップを備えている。
【００６２】
前記排気管５５に取り付けられている尿素噴射ノズル７２から噴射される尿素水は、霧状になって噴霧される。図６の実施例では、ＳＣＲ筒体７３の下流側において、円周方向に複数のＮＯxセンサ７６を設けており、この複数のＮＯxセンサ７６から値を平均化処理することで、ＮＯx濃度の検出精度が向上する。
【００６３】
このように、選択還元触媒（ＳＣＲ）の排気下流にＮＯxセンサ７６を設け、ＮＯxセンサ７６の検出値に応じて、尿素噴射ノズル７２からの尿素水の噴射量を決定する制御手段（ＥＣＵ）１００を設けたので、還元浄化後のＮＯx値を精度良く把握できるようになる。そして、選択還元触媒（ＳＣＲ）の排気下流のＮＯx値で噴射される尿素水を決めるので、無駄な尿素水を使用することなく効率良く還元浄化ができる。
【００６４】
しかしながら、ＮＯx濃度の検出精度が向上しても、尿素噴射ノズル７２から噴射される尿素水は、排気ガス中のＮＯx  に対して均一に混合されない。均一に混合されないと、ＮＯxの低減レベルが低くなる。
【００６５】
そこで、図６に示しているように、尿素噴射ノズル７２の前方において、排気管５５内に拡散手段８１を設ける構成とする。拡散手段８１は、複数からなる円柱形状の整流ガイド体８１で構成されている。具体的には図６（ｂ）の断面Ｓ１−Ｓ１に示すように、排気管５５の内径部の左右方向に亘って拡散手段８１（整流ガイド体）を設けている。整流ガイド体８１は、棒状部材で構成されているので、廉価な構成となる。整流ガイド体８１の上下方向の本数や配置については、排気管５５の内径の大きさやエンジンの排気量等によって決定されるが、排気ガスの流れに抵抗を与えず、且つ噴射される尿素水とＮＯxとの混合が良好となる本数や配置について、実験やシュミレーションで求めることが必要となる。また、整流ガイド体８１と尿素噴射ノズル７２との距離についても、実験やシュミレーションで求めることが必要となる。前記構成により、噴射された尿素水と排気ガス中のＮＯxとの混合が良好となり、ＮＯxの加水分解が促進される。過剰に尿素水を使用することなく、効率よくＮＯx低減を図れる。
【００６６】
前記整流ガイド体８１について、上述のように、排気管５５の内径部の左右方向に亘って設けることを前提条件とし、Ｐ地点では、１本の整流ガイド体８１を排気管５５の内径部中心を通過させて設けている。Ｐ地点の下流側のＱ地点では、２本の整流ガイド体８１をＰ地点の１本の整流ガイド体８１に対して上下方向に設けている。Ｑ地点の下流側のＲ地点では、３本の整流ガイド体８１をＱ地点の整流ガイド体８１に対して上下方向に設けている。これにより、排気ガスの拡散作用が向上する。
【００６７】
また、図７に示すように、排気管５５に対して排気ガス流入管８２を傾斜角度θ１で取り付ける構成とする。これにより、排気ガス流入管８２から排気管５５内へ排気ガスが入ってくると旋回流８３が生成されるので、尿素噴射ノズル７２から噴射される尿素水とＮＯxとの混合が良好となる。
【００６８】
また、図８に示すように、ラセン８５を固着させたラセン軸８４を排気管５５内に設け、機体側からの動力でプーリ８６等を介してラセン軸８４を回転させる構成とする。ラセン８５が回転して排気ガスが混ぜられることで、尿素噴射ノズル７２から噴射される尿素水とＮＯxとの混合が良好となる。前記プーリ８６等の伝動系の配置のため、排気管５５を曲げる構成（曲げＲ）としている。そして、尿素噴射ノズル７２は、ラセン８５の上流側に配置している。
【００６９】
図９においては、尿素噴射ノズル７２の上流側にファン８７とファン８７を回転させるモータ８８を設ける構成としている。ファン８７が回転して排気ガスが混ぜられることで、尿素噴射ノズル７２から噴射される尿素水とＮＯxとの混合が良好となる。前記モータ８８等の配置のため、排気管５５を曲げる構成（曲げＲ）としている。そして、尿素噴射ノズル７２は、ファン８７の下流側に配置している。
【００７０】
図１０においては、尿素噴射ノズル７２に近接させて分流板８９を設けている。この分流板８９は、モータ９０で回動角度を変更可能に構成している。また、尿素噴射ノズル７２の下流側に噴霧圧力センサ９１を設け、この圧力検出値をＥＣＵ１００にフィードバック制御して、前記分流板８９の回動角度を制御する構成としている。具体的には、噴霧された圧力が所定値以下であれば、尿素水とＮＯxの混合状態が悪いと推測されるので、排気管５５の断面積が狭くなるように分流板８９を回動させる。これにより、分流板８９と排気管５５の内径の隙間から流れる排気ガスの流速が速くなり、尿素水とＮＯxの混合状態が良好となる。分流板８９が固定式の場合は、主に分流板８９の役割は、尿素噴射ノズル７２に対して排気ガスが直接当たらないようにすることである。尿素噴射ノズル７２は、固定式の分流板８９の下流側に隠れているので、噴口に悪影響を与えない。
【００７１】
また、噴霧された圧力が所定値以下であれば、低温等による尿素噴射ノズル７２の詰まり状態も考えられるので、尿素噴射ノズル７２に巻き付けているコイル式のヒータ９２に通電して温度を上昇させるように構成してもよい。尿素噴射ノズル７２からの噴射量の制御は、前記ＮＯxセンサ７６からのＮＯx量で制御する。
【００７２】
前記尿素水タンク８０の搭載場所については、図１１に示すように、ボンネット７４の裏側（エンジンルーム７５側）にボルト９３で取り付ける構成とする。また、ボンネット７４に穴７４ａを開けて、その穴７４ａから尿素水タンク８０の給水キャップ８０ａを配置する構成としてもよい。これにより、エンジンルーム７５の空間部を有効的に利用可能となり、保守点検作業や尿素水の補給作業が容易となる。また、ラジエータファン９４からの冷却風により、尿素水タンク８０内の尿素水の極端な温度上昇を防止できる。前記給水キャップ８０ａについては、燃料タンクの給油キャップとの識別性を向上させるために、色などを変更しておくとよい。
【００７３】
また、給水キャップ８０ａと一体的にレベルゲージ８０ｂを設けておくことで、尿素水の量を廉価に判断できる。
図１１に同時に示しているが、エンジンルーム７５内の前部に尿素水タンク８０を搭載する構成としてもよい。
【００７４】
尿素水タンク８０の搭載場所について、図３に示すように、キャビン１４内のシート１７後側に配置するように構成してもよい。このように、尿素水タンク８０を高い場所に設置することで、高低差を利用して尿素水を流す構成としている。これにより、図５に示す送水用ポンプＰが不要となり、尿素水の補給も容易にできる。
【００７５】
図１２に示すように、テールパイプ９５に沿わせて尿素水タンク８０を取り付けるように構成してもよい。これにより、テールパイプ９５からの熱で低温時（冬季）の尿素水の凍結を防止できる。また、テールパイプ９５は直線状に構成されているので、尿素水タンク８０を取り付け易い。また、ボンネット７４を開けることなく、給水キャップ８０ａの取り外しと尿素水の補給が容易にできる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
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】
【００７７】
Ｅ    ディーゼルエンジン
Ｐ    尿素水溶液供給装置
５５    排気管
７２    尿素噴射ノズル
７６    ＮＯxセンサ
８１    拡散手段
１００    制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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