(57)【要約】【課題】状況に応じて効率の良いＤＰＦの再生を課題とする。【解決手段】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とディーゼルエンジンＥを搭載し、ディーゼルパティキュレートフィルタ４６ｂ内の粒状化物質ＰＭを除去する再生制御を行う構成の作業車両において、ディーゼルパティキュレートフィルタ４６ｂの上流側に燃焼室７３を有する第二排気通路７１を設け、この第二排気通路７１を迂回するようにバルブ７２を有する第一排気通路７０を設けた作業車両とする。また、ディーゼルパティキュレートフィルタ４６ｂを再生しない運転のときには、バルブ７２を全開するように構成した作業車両とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス中の粒状化物質（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）とディーゼルエンジン（Ｅ）を搭載し、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）内の粒状化物質（ＰＭ）を除去する再生制御を行う構成の作業車両において、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の上流側に燃焼室（７３）を有する第二排気通路（７１）を設け、この第二排気通路（７１）を迂回するようにバルブ（７２）を有する第一排気通路（７０）を設けたことを特徴とする作業車両。
【請求項２】
前記ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を再生しない運転のときには、前記バルブ（７２）を全開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】
作業車両を停車させてアイドリング状態のエンジン回転数で前記ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を再生する運転のときには、前記バルブ（７２）を全閉し、前記燃焼室（７３）に設けている燃料噴射ノズル（７４）から燃料を噴射して点火用グロープラグ（７５）に通電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４】
前記ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の上流側に排気ガスの温度を検出する排気ガス温度センサ（９２）を設け、排気ガス温度センサ（９２）の検出値が所定範囲内になると、バルブ（７２）を部分的に閉じて排気ガスの一部を燃焼室（７３）へ誘導し、燃料噴射ノズル（７４）から燃料を噴射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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排気系に粒状化物質（ＰＭ）を除去するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を備え、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】
ＤＰＦ内部に粒状化物質（ＰＭ）が溜まると排気温度を上昇させて除去（再生）する必要があるが、ＤＰＦ自体の温度が低いと再生が効率良く行われず再生不良になってしまう。そこで、ＤＰＦの上流側に燃料噴射ノズルと点火プラグを有するバーナー燃焼室を設け、ＤＰＦ内のＰＭ量が多くなるとバーナーに点火して排気ガス温度を上げ、高温の排気ガス温度でＤＰＦ内のＰＭを焼く飛ばす構成である（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】特開平８−２６０９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記公知技術においては、エンジンに高負荷が作用して排気ガス温度が高くなりすぎると、ＤＰＦ再生のための燃料噴射ノズルは排気ガスから熱害を受けてしまい損傷してしまう可能性がある。
【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】
【０００６】
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）とディーゼルエンジン（Ｅ）を搭載し、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）内の粒状化物質（ＰＭ）を除去する再生制御を行う構成の作業車両において、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の上流側に燃焼室（７３）を有する第二排気通路（７１）を設け、この第二排気通路（７１）を迂回するようにバルブ（７２）を有する第一排気通路（７０）を設けたことを特徴とする作業車両としたものである。
【０００７】
排気ガスは、条件により第二排気通路（７１）又は第一排気通路（７０）のいずれか一方、またはその両方を通過する。
請求項２記載の発明では、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を再生しない運転のときには、前記バルブ（７２）を全開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】
ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を再生しない運転のときにはバルブ（７２）を全開する。排気ガスは、第二排気通路（７１）と第一排気通路（７０）の両方を通過する。
【０００９】
請求項３記載の発明では、作業車両を停車させてアイドリング状態のエンジン回転数で前記ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を再生する運転のときには、前記バルブ（７２）を全閉し、前記燃焼室（７３）に設けている燃料噴射ノズル（７４）から燃料を噴射して点火用グロープラグ（７５）に通電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。
【００１０】
作業車両を停車させてアイドリング状態のエンジン回転数でディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を再生する運転のときには、バルブ（７２）を全閉する。排気ガスは、第二排気通路（７１）のみを通過する。そして、燃料噴射ノズル（７４）から燃料を噴射して点火用グロープラグ（７５）に通電する。
【００１１】
請求項４記載の発明では、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）の上流側に排気ガスの温度を検出する排気ガス温度センサ（９２）を設け、排気ガス温度センサ（９２）の検出値が所定範囲内になると、バルブ（７２）を部分的に閉じて排気ガスの一部を燃焼室（７３）へ誘導し、燃料噴射ノズル（７４）から燃料を噴射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。
【００１２】
排気ガス温度センサ（９２）の検出値が所定範囲内になると、バルブ（７２）を部分的に閉じて排気ガスの一部を燃焼室（７３）へ誘導する。排気ガスは、第二排気通路（７１）と第一排気通路（７０）の両方を通過する。そして、燃料噴射ノズル（７４）から燃料を噴射する。
【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、状況に応じて排気ガスの通路を第二排気通路（７１）や第一排気通路（７０）を選択することで、効率の良いＤＰＦ（４６ｂ）の再生ができる。
【００１４】
請求項２記載の発明においては、請求項１の効果に加え、ディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を再生しない運転のときにはバルブ（７２）を全開することで、排気ガスは第二排気通路（７１）と第一排気通路（７０）の両方を通過するので、燃料噴射ノズル（７４）側を通過する排気ガス温度が相対的に低くなる。これにより、燃料噴射ノズル（７４）は、高温の排気ガスから受ける熱害の影響が少なくなる。
【００１５】
請求項３記載の発明においては、請求項１の効果に加え、作業車両を停車させてアイドリング状態のエンジン回転数でディーゼルパティキュレートフィルタ（４６ｂ）を再生する運転のときには、バルブ（７２）を全閉し、燃焼室（７３）に設けている燃料噴射ノズル（７４）から燃料を噴射して点火用グロープラグ（７５）に通電するように構成したので、メイン噴射の後に行うポスト噴射に比べて、ＤＰＦ（４６ｂ）の近い場所で燃料が燃焼するので、より高温の排気ガスがＤＰＦ（４６ｂ）を通過することで粒状化物質（ＰＭ）が焼き飛ばされ、ＤＰＦ（４６ｂ）の再生が良好に行われるようになる。そして、ＤＰＦ（４６ｂ）の近い場所で燃料が燃焼するので、ポスト噴射に比べて燃料使用量が少なくて済み、さらに燃え残った燃料がオイルに混入する不具合を防止できるようになる。
【００１６】
請求項４記載の発明においては、請求項１の効果に加え、排気ガス温度センサ（９２）の検出値が所定範囲内になると、バルブ（７２）を部分的に閉じて排気ガスの一部を燃焼室（７３）へ誘導し、燃料噴射ノズル（７４）から燃料を噴射するように構成したので、ＤＰＦ（４６ｂ）内にＰＭが多く詰まっていない状態、即ち、特に急な再生を要しない状況でも、特定の条件により高温の排気ガスがＤＰＦ（４６ｂ）内を通過するので（ＰＭ）が除去され、強制再生の頻度を少なくすることができて燃料使用量を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】（ａ）排気系の模式図（通常運転時）、（ｂ）排気系の模式図（ＤＰＦ再生運転時）
【図７】排気系の模式図（排気温度所定範囲内でのＤＰＦ再生運転時）
【図８】吸気系と排気系の模式図
【図９】（ａ）排気系の模式図（煤排出多い条件時）、（ｂ）排気系の模式図（煤排出少ない条件時）
【図１０】ＥＧＲバルブ制御とＤＰＦ再生のフローチャート
【図１１】自動再生時における耕深深さ制御のフローチャート
【図１２】ＤＰＦの断面図
【図１３】トラクタのエンジンルームの断面図
【図１４】ＤＰＦの断面図
【図１５】冷却水の流れの模式図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
なお、後述する各実施例は、理解を容易にするために、個別または混在させて図示、あるいは説明しているが、これらは夫々種々組合せ可能であり、これらの説明順序・表現等によって、構成・作用等が限定されるものではなく、また、相乗効果を奏する場合も勿論存在する。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
図６について説明する。後処理装置４６の上流側に第一排気通路７０と第二排気通路７１を構成している。第一排気通路７０にはバルブ７２を設けている。第二排気通路７１には燃焼室７３を設けており、この燃焼室７３内に燃料を噴射する燃料噴射ノズル７４と点火用グロープラグ７５を設けている。
【００６０】
図６（ａ）は通常運転時の状態を示しており、バルブ７２を全開している。ことときは、排気ガスは第一排気通路７０と第二排気通路７１の両方に流れる。従って、第二排気通路７１を流れる排気ガスの量が減る状態となる。これにより、燃料噴射ノズル７４を排気ガスの熱から保護できる。
【００６１】
図６（ｂ）はＤＰＦ４６ｂを強制（手動）再生（機体は停車状態。エンジン回転数はアイドリング。メイン噴射の後にポスト噴射を行う。）させる場合であり、バルブ７２を全閉して全ての排気ガスを燃焼室７３へ誘導している。そして、燃料噴射ノズル７４から燃料を噴射し、点火用グロープラグ７５に通電して燃料に点火する構成とする。これにより、メイン噴射の後に行うポスト噴射に比べて、ＤＰＦ４６ｂの近い場所で燃料が燃焼するので、より高温の排気ガスがＤＰＦ４６ｂを通過することで粒状化物質ＰＭが焼き飛ばされ、ＤＰＦ４６ｂの再生が良好に行われるようになる。そして、ＤＰＦ４６ｂの近い場所で燃料が燃焼するので、ポスト噴射に比べて燃料使用量が少なくて済み、さらに燃え残った燃料がオイルに混入する不具合を防止できるようになる。
【００６２】
ＤＰＦ４６ｂの強制再生は、これ以上機体を走行させるとＤＰＦ４６ｂ内のＰＭの詰まり状態が飽和してしまい、ＤＰＦ４６ｂが損傷してしまう可能性があるので、機体を停車させた状態で行う。
【００６３】
図７は走行中（作業中でも非作業中でもよい。）において、エンジンにある程度の負荷（約２０％〜４０％）が作用した状態を示している。負荷の検出は負荷演算手段９１（図５）で行う。具体的な負荷の演算は、設定しているエンジン回転数Ｒを維持可能な最大燃料噴射量Ｑ１を分母とし、エンジン回転数Ｒを実際に維持するために使用されている現在の燃料噴射量Ｑ２を分子として負荷率を算出している。
【００６４】
このように、エンジンにある程度の負荷（約２０％〜４０％）が作用しているときには、バルブ７２を部分的に閉じ（略５０％）て排気ガスの一部を燃焼室７３へ誘導する。即ち、第二排気通路７１に流れる排気ガスの量を多くする。そして、燃料噴射ノズル７４から燃料を噴射する。点火用グロープラグ７５に通電しなくても、エンジンにはある程度の負荷が作用しているため排気温度が高く、このため燃料に着火する。これにより、ＤＰＦ（４６ｂ）内にＰＭが多く詰まっていない状態、即ち、特に急な再生を要しない状況でも、特定の条件により高温の排気ガスがＤＰＦ（４６ｂ）内を通過するので（ＰＭ）が除去され、強制再生の頻度を少なくすることができて燃料使用量を抑制できる。
【００６５】
また、前記負荷演算手段９１の代わりに排気ガスの温度により前述のような制御を行ってもよい。排気ガス温度センサ９２は、後処理装置４６の上流側に設ける構成としている。この排気ガス温度センサ９２により、排気ガス温度が所定値（Ｔ１）以上で所定値（Ｔ２）以下の範囲内にあれば、バルブ７２を部分的に閉じ（略５０％）て排気ガスの一部を燃焼室７３へ誘導する。そして、同様に燃料噴射ノズル７４から燃料を噴射し、点火用グロープラグ７５に通電しない構成とする。これにより、高温の排気ガスがＤＰＦ４６ｂ内を通過するのでＰＭが除去され、図６（ｂ）のような強制再生の頻度を少なくすることができて燃料使用量を抑制できる。
【００６６】
前記排気ガス温度Ｔ１は、燃料噴射ノズル７４から燃料を噴射すると燃料が着火する温度であり、前記排気ガス温度Ｔ２は、燃料噴射ノズル７４が損傷しない温度にしている。
図８は過給器ＴＢの上流にエアーフローセンサ７６と吸気絞り弁７７を設ける構成である。そして、ＤＰＦ４６ｂの強制再生中に吸気量をモニターし、空気量と燃料噴射量から空燃比を演算する。空燃比が大きい場合には吸気絞り弁７７の吸気絞り開度を小さくし、空燃比が小さい場合には吸気絞り弁７７の吸気絞り開度を大きくする。これにより、未燃燃料が過剰に排気ガス中に混入するのを防止でき、適度な未燃燃料を排気ガス中に混合することで、後処理装置４６が速やかに昇温していく。
【００６７】
図９は後処理装置４６に対してバイパス回路７８を構成するものであり、バイパス回路７８に絞り弁７９を設けている。図９（ａ）は煤排出が多い条件のとき、即ち低速で高負荷の状態を示しており、絞り弁７９を閉じることで排気ガスが浄化される。図９（ｂ）は煤排出が少ない条件（排気ガス規制クリア）のときであり、絞り弁７９を開いている。これにより、ＤＰＦ４６ｂに堆積する煤の量が減少して強制再生の頻度が少なくなる。また、排気ガスなバイパス回路７８を流れるときは、ＤＰＦ４６ｂ圧損による燃費の悪化を抑制可能となる。
【００６８】
図１０は手動でＤＰＦ４６ｂを再生させる場合のフローチャートである。吸気温度が低いときには、ＥＧＲ回路４４（図５）のＥＧＲバルブ４３を開いて、排気温度を上昇させる構成とする。これにより、より高い温度でＤＰＦ４６ｂを再生可能となり、再生時間が短縮されて燃費も向上するようになる。
【００６９】
ＤＰＦ４６ｂを再生させるときには、前述したような条件（ＤＰＦ前後の差圧等）で行うが、実際に測定しなくても推定して行うように構成してもよい。即ち、エンジン回転数、燃料噴射量、時間からＤＰＦ４６ｂ内のＰＭ堆積量を推定して、ＤＰＦ４６ｂの再生を行う構成とする。そして、ＰＭの堆積量を推定するにあたり、トラクタの傾斜地での走行を加味する構成とする。具体的には、トラクタに傾斜センサを設け、上り走行中と下り走行中でＰＭ堆積量を補正マップで補正する構成とする。上り走行時は特定の比率によって計算した値を加算し、下り走行時は特定の比率によって計算した値を減算する構成とする。これにより、ＰＭの堆積量を精度良く推定可能となる。
【００７０】
トラクタが作業走行中にＤＰＦ４６ｂの自動再生を行う場合において、作業時の排気ガス温度が低下すると、ロータリ等の作業機２１を自動下降（手動下降を促してもよい）させて耕深深さを深くし、エンジン負荷を増大させる構成とする。この構成をフローチャート図１１に示している。これにより、自動再生を継続可能となる。
【００７１】
図１２は後処理装置４６の断面図を示している。矢印Ｋは通常の排気ガスの流れであり、矢印Ｋ１は外気方向の流れである。８０は排気ガスの一部を後処理装置４６の上流側に戻すリターン回路である。外気方向とリターン回路８０の分岐点に切換弁８１を設けている。ＤＰＦ４６ｂ再生時において、排気ガス温度が低い場合はＤＰＦ４６ｂの再生時間が長くなってしまう。そこで、排気ガス温度が低いときには、前記切換弁８１を切り換えて排気ガスの一部を後処理装置４６の上流側に戻す構成とする。これにより、ＤＰＦ４６ｂの再生時間を短くすることができ、また排気温度上昇のためのポスト噴射やポスト噴射量を少なくすることが可能となる。また、電熱線８２で排気ガス温度を上昇させるように構成してもよい。
【００７２】
前記図５に示す符号８３は吸気側ヒータであり、符号８４は排気側ヒータである。ＤＰＦ４６ｂの手動再生時において、吸気側ヒータ８３と排気側ヒータ８４に通電することで排気温度を上昇させ、さらに発電機の発電負荷を利用してエンジンに負荷掛けを行うことで排気温度を上昇させる構成とする。これにより、エンジンの基本構成を大きく変更することなく、ＤＰＦ４６ｂの手動再生に利用される燃料量を低減可能となる。また、ポスト噴射やポスト噴射量が少なくなることで、エンジン潤滑油がポスト噴射により希釈される量も少なくなる。吸気側ヒータ８３と排気側ヒータ８４については、両方設けてもよいしいずれか一方を設ける構成でもよい。
【００７３】
図１３はトラクタ前部のフレーム８７上に搭載されているエンジンＥ、ラジエータ８５、ラジエータファン８６を示している。エンジンＥの上方に後処理装置４６を搭載している。後処理装置４６は、その長手方向を機体の前後方向となるように配置している。
【００７４】
図１４は後処理装置４６の断面を示している。後処理装置４６の外周面はプレート８８で覆う構成である。これにより、ラジエータファン８６で起風された冷却風は、後処理装置４６とプレート８８との間を通過するようになる。従って、後処理装置４６の過昇温を防止でき、周辺機器への悪影響を防止できるようになる。
【００７５】
前記ラジエータファン８６はモータ８６ａで回転する構成としているので、ラジエータファン８６の回転数制御を行うことができる。通常であれば、冷却水温が７６度前後となるように制御しているが、ＤＰＦ４６ｂの強制再生時には冷却水温が９０度前後となるように制御する。これにより、排気温度が上昇してＤＰＦ４６ｂの再生のアシストができ、再生時間が短くなる。また、ポスト噴射やポスト噴射量も少なくなる。
【００７６】
図１５は冷却水の流れを示す模式図である。エンジンＥとラジエータ８５との間に冷却水路が形成され、ウォーターポンプ８９で冷却水を循環している。９０はラジエータ８５の出口部分に配置されているサーモスタットバルブである。通常であれば８０度程度の水温でサーモスタットバルブ９０が開いて冷却水が循環するが、ＤＰＦ４６ｂ再生時においては、サーモスタットバルブ９０を絞って冷却水の流れを阻害して冷却水温度を９０度前後まで上昇させる構成とする。これにより、排気温度が上昇してＤＰＦ４６ｂの再生のアシストができ、再生時間が短くなる。また、ポスト噴射やポスト噴射量も少なくなる。
【００７７】
また、ＤＰＦ４６ｂ再生時においては、サーモスタットバルブ９０の動作温度自体を９０度程度まで可変可能に構成してもよい。
【符号の説明】
【００７８】
ＰＭ    粒状化物質
Ｅ    ディーゼルエンジン  
４６ｂ  ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
７０    第一排気通路
７１    第二排気通路
７２    バルブ
７３    燃焼室
７４    燃料噴射ノズル
７５    点火用グロープラグ
９２    排気ガス温度センサ
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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