(57)【要約】【課題】本発明では、エンジンの使用時間を考慮した正確な再生時期算出手段を提供することを課題とする。【解決手段】ＤＰＦ４２を通して排気ガスを浄化するディーゼルエンジンＥの排気浄化装置４０でＰＭの堆積量を事前の実験データで使用時間と堆積量の関係として記憶し、実験データの集積による模擬データｍ１，ｍ２に基づいて再生時期ｔ１，ｔ２を演算するディーゼルエンジンＥのＤＰＦ再生制御装置において、ディーゼルエンジンＥの累計使用時間ｔによって使用する模擬データｍ１，ｍ２を変更することを特徴とするディーゼルエンジンのＤＰＦ再生制御装置とした。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＰＦ（４２）を通して排気ガスを浄化するディーゼルエンジン（Ｅ）の排気浄化装置（４０）でＰＭの堆積量を事前の実験データで使用時間と堆積量の関係として記憶し、実験データの集積による模擬データ（ｍ１），（ｍ２）に基づいて再生時期（ｔ１），（ｔ２）を演算するディーゼルエンジン（Ｅ）のＤＰＦ再生制御装置において、ディーゼルエンジン（Ｅ）の累計使用時間（ｔ）によって使用する模擬データ（ｍ１），（ｍ２）を変更することを特徴とするディーゼルエンジンのＤＰＦ再生制御装置。
【請求項２】
模擬データ（ｍ１），（ｍ２）に対する余裕幅（α）, （β）を持たせて再生時期（ｔ１）、（ｔ２）を報知させると共に、ディーゼルエンジン（Ｅ）の累計使用経過時間が長くなると余裕幅（α）, （β）を広げる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のＤＰＦ再生制御装置。  
【請求項３】
ディーゼルエンジン（Ｅ）の使用経過時間を再生処理回数（ｎ）に置換して、余裕幅（α）, （β）をディーゼルエンジン（Ｅ）の累計再生処理回数によって順次広げる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のＤＰＦ再生制御装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス処理装置に関し、ディーゼルパキュムレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ」という）に堆積する排気ガス中の黒煙などの粒子状物質（以下、「ＰＭ」という）を焼却除去(再生処理)する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンでは、排気ガスを浄化するために、排気ガス通路に配置した酸化触媒コンバータ（以下、「ＤＯＣ」という）の酸化触媒の作用により排気ガス中のＮＯからＮＯ２を生成し、このＮＯ２を酸化材としてＤＰＦで捕集したＰＭを焼却して再生処理をしている。
【０００３】
この再生処理は、ＤＰＦのＰＭ堆積量が所定の限界量に達すると手動操作或いは自動制御で行うが、ＤＰＦのＰＭ堆積量推定手段として、例えば、特開２０１０−２５５５２６号公報に記載の技術が有る。
【０００４】
それは、ＤＰＦを有するコモンレール式ディーゼルエンジンにおいて、吸入空気流量と燃料流量によって算出した排ガス流量値に対するＤＰＦの上流側と下流側の差圧値の相関関係から適宜間隔で作用点を抽出してＤＰＦ内のＰＭ堆積の近似線図を作成する近似線図作成手段と、この近似線図の傾きの時間関数によりＰＭ過堆積による強制再生を行うリミットまでの予測時間を算出する強制再生時期算出手段と、この強制再生時期をオペレータに告知する強制再生時期告知手段とを設けた技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２５５５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記の従来技術では、吸入空気流量と燃料流量によって算出した排ガス流量値に対するＤＰＦの上流側と下流側の差圧値の相関関係から一義的にＰＭ堆積の近似線図を作成しているが、ＤＰＦを再生処理しても残る灰分（アッシュ）の堆積を考慮していないために、長時間のエンジン使用によって、実際のＰＭ堆積量とＰＭ堆積近似線図での堆積推定量が異なってきて、再生処理を行うタイミングが遅れてしまうようになる。
【０００７】
そこで、本発明では、エンジンの使用時間を考慮した正確な再生時期算出手段を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、ＤＰＦ４２を通して排気ガスを浄化するディーゼルエンジンＥの排気浄化装置４０でＰＭの堆積量を事前の実験データで使用時間と堆積量の関係として記憶し、実験データの集積による模擬データｍ１，ｍ２に基づいて再生時期ｔ１，ｔ２を演算するディーゼルエンジンＥのＤＰＦ再生制御装置において、ディーゼルエンジンＥの累計使用時間ｔによって使用する模擬データｍ１，ｍ２を変更することを特徴とするディーゼルエンジンのＤＰＦ再生制御装置とした。
【０００９】
この構成で、ＤＰＦ３７を再生処理しても残るアッシュの影響を考慮してより正確な再生時期を知ることが出来る。
請求項２に記載の発明は、模擬データｍ１，ｍ２に対する余裕幅α,βを持たせて再生時期ｔ１、ｔ２を報知させると共に、ディーゼルエンジンＥの累計使用経過時間が長くなると余裕幅α,βを広げる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のＤＰＦ再生制御装置とした。
【００１０】
この構成で、累計使用経過時間が長くなると模擬データｍ１，ｍ２が不安定になるが、それに伴って余裕幅α,βも広くなるので、再生時期の報知が遅れてディーゼルエンジンＥが停止してしまう恐れが無い。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、ディーゼルエンジンの使用経過時間を再生処理回数ｎに置換して、余裕幅α,βをディーゼルエンジンＥの累計再生処理回数によって順次広げる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のＤＰＦ再生制御装置とした。
【００１２】
この構成で、ＤＰＦ３７を再生処理しても残るアッシュの影響を考慮してより正確な再生時期を知ることが出来る。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明で、ＤＰＦ３７を再生処理しても残るアッシュの影響を考慮してより正確な再生時期を知ることが出来る。
請求項２に記載の発明で、累計使用経過時間が長くなると模擬データｍ１，ｍ２が不安定になるが、それに伴って余裕幅α,βも広くなるので、再生時期の報知が遅れてディーゼルエンジンＥが停止してしまう恐れが無い。
【００１４】
請求項３に記載の発明で、ＤＰＦ３７を再生処理しても残るアッシュの影響を考慮してより正確な再生時期を知ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】蓄圧式燃料噴射装置の全体構成図である。
【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である。
【図３】トラクターの左側面図である。
【図４】トラクターの平面図である。
【図５】排気処理装置のシステムブロック図である。
【図６】（ａ）エンジン使用時間１０００ｈまでのＰＭ堆積予測グラフ、（ｂ）エンジン使用時間１０００ｈ以上のＰＭ堆積予測グラフである。
【図７】排気音消音装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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出来るものである。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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換スイッチの操作、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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３５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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
排気浄化装置４０は、図５に示す如く、ディーゼルエンジンＥの排気経路にＤＯＣ４１とＤＰＦ４２を繋いで後部排気管４３から外部へ放出する。
図６はＤＰＦ４２のＰＭ堆積量の予測グラフで、（ａ）はエンジンの累計使用時間１０００ｈまでの予測グラフで、（ｂ）はエンジンの累計使用時間１０００ｈ以上の予測グラフである。
【００３４】
予測データｍ１、ｍ２は実験によって求めた計測データの平均値で、累計使用時間１０００ｈまでの予測データｍ１は、変動幅が小さくかなり正確なために余裕幅αを１０％にし、累計使用時間１０００ｈ以上の予測データｍ１は、変動幅が大きく不正確なために余裕幅βを３０％にしている。
【００３５】
そして、余裕幅α,βを含めた予測堆積量ｄ１に達した累計使用時間ｔ１，ｔ２になると、再生処理警告表示を行ったり、自動で再生処理を開始したりするのである。
なお、前記の説明では累計使用時間を１０００ｈで区切っているが、もっと細かい時間区分で区切って制御しても良い。
【００３６】
図７は、ＤＯＣ４１とＤＰＦ４２で構成する排気浄化装置４０の後部排気管４３に吸入口３９ａと空間部３９ｂで構成するヘルムホルツ共鳴器３９を取り付けてＤＰＦ４２の再生時の騒音を低下させる構成である。ヘルムホルツ共鳴器３９は、ＤＰＦ４２の再生時のエンジンディーゼルエンジンＥの回転数と後部排気管４３の排気温度で最も効果のある形状寸法にする。
【００３７】
ディーゼルエンジンＥの制御は、次の如く、行う。
ＤＰＦ４２の自動再生中に作業中或いは走行中に、エンジン負荷が小さくなってディーゼルエンジンＥへのメイン燃料噴射が少なくなるとポスト噴射を多くしてエンジン温度が低下するのを防ぎ、ＤＰＦの自動再生を持続させる。
【００３８】
また、作業中或いは走行中にアクセルペダルを戻してメイン噴射を無くした場合には、排気温度が再生処理温度以上であれば、メイン噴射後のレイトポスト噴射を行ってエンジン温度が低下しないようにする。
【００３９】
排気ガスの温度が低くてもＤＰＦ４２の再生処理を進行する添加材は、ＤＰＦ４２の温度が再生処理温度より低い場合のみにＤＰＦ４２に供給するようにする。
ＤＯＣ４１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トラクタや田植機では、尿素タンク内の尿素水溶液が少なくなると前輪倍速旋回機能や片側ブレーキ旋回機能を停止して通常の作業走行を行えなくして警告し、尿素水溶液の補充を促すことで、ＤＰＦ４２のＰＭ堆積によるエンジン停止を防ぐ。
【００４０】
作業負荷の増大でエンジン回転が低下すると自動的にアクセルを作動してエンジンが停止するのを防ぐエンジンストールガード制御を搭載したエンジン制御装置において、エンジン停止が頻繁に起こる場合には、回転復帰制御を開始するエンジン回転数を高くし、エンジン停止があまり起こらない場合には回転復帰制御を開始するエンジン回転数を低くするように制御することで、作業者の運転技能に順応させる。
【符号の説明】
【００４１】
Ｅ  ディーゼルエンジン
ｍ１，ｍ２  模擬データ
ｔ  累計使用時間
ｔ１，ｔ２  再生時期
４０  排気浄化装置
４２  ＤＰＦ
【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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