CN104321504B - 作业车辆 - Google Patents

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Abstract

液压挖掘机（1）具有尿素水喷射装置（25）、尿素水箱（23）、泵（24）、第一配管（31）、第二配管（33）。尿素水喷射装置（25）配置在发动机室（10）内，将用于排气的净化处理的尿素水向排气中喷射。尿素水箱（23）储存尿素水。泵（24）从尿素水箱（23）抽取尿素水向尿素水喷射装置（25）供给。第一配管（31）连接尿素水箱（23）与泵（24），从尿素水箱（23）向泵（24）供给尿素水。第二配管（33）连接泵（24）与尿素水喷射装置（25），从泵（24）向尿素水喷射装置（25）供给尿素水，并且内径比第一配管（31）的内径小。

Description

作业车辆
技术领域
本发明涉及一种具有排气的净化功能的作业车辆。
背景技术
近年来，在液压挖掘机等作业车辆上搭载有选择性催化还原装置，其用途在于，使用还原剂净化从发动机排出的排气中含有的氮氧化物（NOx）。
例如，在专利文献1中，公开了一种具有SCR（Selective Catalytic Reduction（选择性催化还原））系统的液压挖掘机的结构，该SCR系统从储存有还原剂的还原剂箱经由配管向还原剂供给装置提供还原剂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2010－261373号公报（平成22年11月18日公开）
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，在上述公报公开的液压挖掘机的结构中，为了避开发动机室内的高温环境，将还原剂箱设置在发动机室外。储存在还原剂箱中的还原剂被还原剂泵抽取并经由配管被供给到还原剂供给装置。通常，向排气中喷射还原剂的还原剂喷射装置配置在发动机室内，因此将还原剂供给到还原剂喷射装置的配管要在发动机室内穿过。
此时，如果还原剂受到发动机室内的热的影响而其温度上升，则导致喷射之前的还原剂温度升高，由此还原剂附着在还原剂喷射装置的喷嘴上的可能性增加，从而有可能导致还原剂喷射装置的寿命缩短。
本发明的课题在于提供一种能够抑制向还原剂喷射装置供给的还原剂温度上升的作业车辆。
用于解决技术问题的技术方案
第一发明的作业车辆具有还原剂喷射装置、还原剂箱、还原剂泵、第一配管及第二配管。还原剂喷射装置配置在发动机室内，将用于排气的净化处理的还原剂向排气中喷射。还原剂箱储存还原剂。还原剂泵从还原剂箱抽取还原剂向还原剂喷射装置供给。第一配管连接还原剂箱与还原剂泵，从还原剂箱向还原剂泵供给还原剂。第二配管连接还原剂泵与还原剂喷射装置，从还原剂泵向还原剂喷射装置供给还原剂，并且内径比第一配管的内径小。
在此，在连接设置在发动机室内的还原剂箱与还原剂泵的第一配管及连接还原剂泵与还原剂喷射装置的第二配管中，第二配管的内径比第一配管的内径小。
由此，与第一配管内径和第二配管的内径大致相同的现有结构相比，第二配管的热阻增大，因此抑制了对在第二配管内通过的还原剂的热的影响。
更具体而言，在配管的管厚相同的情况下，如果配管的内径减小，则配管的外径也减小，从而配管表面积也减小，因此能够减少在配管内部流过的还原剂所受到的热量。
其结果，能够有效地抑制与设置在发动机室内的还原剂喷射装置连接的第二配管受到发动机室内的热的影响而温度上升，从而能够防止还原剂喷射装置的寿命随着还原剂的温度上升而缩短。
第二发明的作业车辆在第一发明的作业车辆的基础上，第二配管配置成在配置有发动机的发动机室内穿过。
在此，连接还原剂泵与在发动机室内配置的还原剂喷射装置的第二配管配置成在发动机室内穿过。
由此，即使在第二配管的一部分在发动机室内穿过的情况下，通过如上所述使第二配管的内径尺寸减小，也能够抑制在第二配管内流动的还原剂受到发动机室内产生的热的影响。
第三发明的作业车辆在第一或第二发明的作业车辆的基础上，还原剂喷射装置配置在发动机室内的发动机的车体后侧。
在此，向发动机的排气中喷射还原剂的还原剂喷射装置配置在发动机室内的发动机的车体后方。
由此，与还原剂喷射装置连接的第二配管中在发动机室内穿过的部分增加。
然而，在本作业车辆中，通过如上所述使第二配管的内径尺寸减小，使其难以受到发动机室内的热的影响，因此能够抑制还原剂受到热的影响。
第四发明的作业车辆在第一至第三发明中任一发明的作业车辆的基础上，还原剂箱和还原剂泵配置在发动机室的外侧且发动机室的车体前侧。
在此，用于向还原剂喷射装置供给还原剂的还原剂箱及还原剂泵配置在发动机室外中发动机室的车体前侧。
由此，尽管连接还原剂箱与还原剂泵的第一配管不配置在发动机室内，但是连接还原剂泵与还原剂喷射装置的第二配管的至少一部分在发动室内穿过。
但是，在本作业车辆中，通过如上所述使第二配管的内径尺寸减小，使其难以受到发动机室内的热的影响，因此能够抑制还原剂受到热的影响。
第五发明的作业车辆在第一至第四发明中任一发明的作业车辆的基础上，还原剂是尿素水。
在此，使用尿素水作为还原剂。需要说明的是，在本发明中，还原剂是指还原剂和还原剂的前体的总称。
另外，在使用尿素水作为还原剂的情况下，例如在70℃以上的高温环境下，有可能导致在短时间内变质成为氨气。
在本作业车辆中，通过如上所述使第二配管的内径尺寸减小而使其难以受到发动机室内的热的影响，因此能够抑制尿素水受到热的影响而变质成为氨气。
发明效果
根据本发明的作业车辆，能够抑制向还原剂喷射装置供给的还原剂温度上升。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的液压挖掘机的整体构成的立体图。
图2是表示图1的液压挖掘机车体框架上的配置构成的俯视图。
图3是表示图1的液压挖掘机车体框架上的配置构成的侧视图。
图4是表示图1的液压挖掘机车体框架上的配置构成的后视图。
图5是表示配置在图1的液压挖掘机车体框架上的尿素水箱周边构成的放大图。
图6是表示配置在图1的液压挖掘机车体框架上的尿素水喷射装置周边构成的立体图。
图7（a）、（b）是表示搭载在图1的液压挖掘机上的用于供给还原剂的配管内径的剖面图。
具体实施方式
以下参照附图1～图7（b）说明本发明一实施方式的液压挖掘机（作业车辆）1。
需要说明的是，在以下说明中使用的“前后”方向和“左右”方向是指从就座在液压挖掘机1的驾驶室8内驾驶座上的驾驶员看到的“前后”方向和“左右”方向。
［液压挖掘机1整体构成］
如图1所示，本实施方式的液压挖掘机1具有下部行驶体2、上部旋转体3、工作装置4、配重5、车体部6、设备室7、驾驶室8。
下部行驶体2通过使卷挂在行进方向的左右两端部分上的履带P旋转，使液压挖掘机1前进或后退。另外，在下部行驶体2的上表面上搭载有上部旋转体3。
上部旋转体3以相对于下部行驶体2能够旋转的方式安装在下部行驶体2上。并且，上部旋转体3在构成上部旋转体3的基座部分的车体框架3a的上表面搭载有工作装置4、配重5、车体部6、设备室7、驾驶室8及发动机室10。
在车体框架3a上设置有多个柱部件51～56及多个梁部件41～43。
多个柱部件51～56以从车体框架3a的上表面向上方延伸的方式配置。梁部件41～43以与柱部件51～56的上端部分连接的状态沿大致水平方向安装。具体而言，如图2～图4所示，多个梁部件41,43在前后方向上分开的位置各自沿车体左右方向配置。
梁部件41的两端与柱部件52,54的上端部分连接，配置在比发动机20靠近后方的位置。
梁部件42的两端与柱部件52,55的上端部分连接，配置在发动机20的右侧。
梁部件43的两端与柱部件55,56的上端部分连接，配置在比发动机20靠近前方的位置。
工作装置4（参照图1）包括以能够工作的状态安装在上部旋转体3的大臂安装部3b上的大臂11、安装在大臂11的前端上的小臂12、安装在小臂12的前端上的铲斗13。并且，工作装置4利用液压回路（未图示）所包含的各液压缸11a,12a,13a等，在土木工程的现场一边使大臂11、小臂12、铲斗13等上下移动，一边进行砂土、沙砾等的挖掘作业。
配重5例如是在组装钢板而形成的箱中填入铁屑或混凝土等并加固而成的部件，为了在挖掘等时保持车体平衡而设置。更具体而言，配重5配置在中央框架3c（参照图2等）上，该中央框架3c设置在上部旋转体3上的车体部6的后方。
如图1所示，车体部6配置在与配重5邻接的位置，内部具有收纳发动机20等的发动机室10。
设备室7配置在上部旋转体3上的工作装置4的后方，收纳燃料箱、工作油箱及操作阀等。
驾驶室8具有供液压挖掘机1的操作员乘降的室内空间，为了能够看到工作装置4的前端部，配置在上部旋转体3上的工作装置4的侧方即左侧前部。
发动机室10具有由能够开闭的发动机罩14覆盖的检查用上部开口。如图2所示，发动机室10在内部收纳有发动机20、DPF（Diesel Particulate Filter：柴油机微粒捕集过滤装置）21、SCR（Selective Catalytic Reduction：选择性催化还原装置）22、尿素水喷射装置（还原剂喷射装置）25等。
发动机20经由橡胶减振器支承在构成上部旋转体3的车体框架3a的中央框架3c上。
DPF21是对从发动机20排出的排气进行处理的装置，利用过滤器捕集排气中含有的微粒。利用过滤器捕集到的微粒在DPF21内被焚烧。如图2所示，DPF21具有大致圆筒状的外形，配置成其中心轴沿前后方向延伸。并且，DPF21配置成其前后方向被梁部件41,43围住且右侧方被梁部件42围住。
SCR22是对从发动机20排出后在DPF21中被处理的排气进行处理的装置，使用对尿素加水分解而得到的氨气，对氮氧化物NOx进行选择性还原。如图2所示，SCR22在DPF21的侧方邻接配置。SCR22具有大致圆筒状的外形，配置成其中心轴沿前后方向延伸。另外，SCR22的底部分比发动机20的上表面位置靠近下方。并且，如图3所示，SCR22的底部分配置在比梁部件41,42靠近下方的位置，SCR22的上表面部分配置在比梁部件41,42靠近上方的位置。与DPF21同样地，SCR22配置成前后方向被梁部件41,43围住且右侧方被梁部件42围住。
尿素水喷射装置25安装在混合配管22a上，向混合配管22a内喷射尿素水，该混合配管连接SCR22与对来自发动机20排出的排气进行处理的DPF21。
另外，在车体部6内部的发动机室10的外侧配置有尿素水箱（还原剂箱）23及泵（还原剂泵24）等，其中尿素水箱23及泵（还原剂泵24）等用于向尿素水喷射装置25供给尿素水（还原剂的一例）。
在此，上述发动机20、DPF21、SCR22按照该顺序串联连接。因此，从发动机20排出的排气首先输送到DPF21被处理（主要进行减少微粒的处理），之后经由混合配管22a输送到SCR22。在SCR22中主要进行减少NOx的处理，之后被净化的排气向外部排出。
需要说明的是，包括尿素水喷射装置25的尿素水喷射系统的构成将于后文叙述。
（尿素水喷射系统30）
如图2～图4所示，尿素水喷射系统30包括尿素水箱23、泵24、尿素水喷射装置25、第一配管31,32及第二配管33。
如图2所示，尿素水箱23在内部储存作为还原剂的尿素水，配置在车体框架3a的右侧方且比发动机室10靠近前方的位置。换言之，为了避免所储存的尿素水在高温环境下变质成为氨气，尿素水箱23配置在发动机室10的外侧。在尿素水箱23的上表面连接有流出侧的第一配管31的端部31a与流入侧的第一配管32的端部32a。
泵24抽取尿素水箱23所储存的尿素水，经由第一配管31和第二配管33输送到尿素水喷射装置25。如图3所示，泵24与尿素水箱23邻接配置。更详细而言，如图5所示，泵24安装在尿素水箱23的侧面。另外，在泵24的上表面连接有第一配管31的端部31b、第一配管32的端部32b、第二配管33的端部33a。
如图6所示，尿素水喷射装置25安装在连接上述DPF21与SCR22的混合配管22a上。并且，在尿素水喷射装置25上安装有第二配管33的端部33b。尿素水喷射装置25将由泵24从尿素水箱23经由第一配管31及第二配管33供给到的尿素水呈雾状地吹向在混合配管22a内穿过的排气。
如图5所示，第一配管31,32以连接尿素水箱23与泵24之间的方式安装。
第一配管31将利用泵24从尿素水箱23抽取的尿素水引导到泵24。第一配管31的一个端部31a与尿素水箱23的上表面连接，端部31a相反侧的端部31b与泵24的上表面连接。
第一配管32设置成用来使利用泵24从尿素水箱23抽取的尿素水再次返回到尿素水箱23。与第一配管31同样地，第一配管32的一个端部32a与尿素水箱23的上表面连接，端部32a相反侧的端部32b与泵24的上表面连接。
如图3所示，第二配管33是为了将尿素水从泵24向尿素水喷射装置25供给而连接泵24与尿素水喷射装置25的配管，沿着车体框架3的侧面附近设置。第二配管33的一个端部33a与泵24的上表面连接，端部33a相反侧的端部33b与尿素水喷射装置25连接。另外，如图2至图4所示，从泵24进入到发动机室10内之前的位置开始到尿素水喷射装置25的位置之间的第二配管33的外周面被绝热材料34覆盖。并且，为了提高热阻，第二配管33与第一配管31相比，形成为内径较小。
在此，如上所述，为了避免第二配管33内的尿素水暴露在高温环境下，尿素水箱23和泵24配置在发动机室10的外部，另一方面，因为尿素水喷射装置25安装在连接DPF21与SCR22的混合配管22a上，所以尿素水喷射装置25配置在发动机室10内。
由此，连接泵24与尿素水喷射装置25的第二配管33至少有一部分必然配置成在发动机室10内穿过。因此，为了防止向尿素水喷射装置25供给的尿素水变质成为氨气，需要对第二配管33实施各种措施。
具体而言，如图5所示，第二配管33从与其一个端部33a连接的泵24的上表面经过尿素水箱23的侧面附近导向车体框架3a的侧方。然后，在进入到车体框架3a侧方的发动机室10之前的位置，第二配管33的外周面被绝热材料34缠绕。接着，如图3所示，第二配管33在其外周面被绝热材料34缠绕的状态下沿大致水平方向配置到柱部件52的位置。然后，如图4所示，第二配管33沿与柱部件52邻接的柱部件51在大致铅直方向上配置成朝上。沿柱部件51配置的第二配管33延伸到梁部件41的上方，其端部33b与尿素水喷射装置25连接。
由此，在尿素水箱23内储存的尿素水经由第一配管31向泵24移动并经由第二配管33向尿素水喷射装置25供给。
＜第二配管33的热阻＞
在本实施方式的液压挖掘机1中，如上所述，在尿素水箱23内储存的尿素水经由第一配管31向泵24移动并从泵24经由第二配管33向尿素水喷射装置25供给。并且，第二配管33与第一配管31相比，内径形成得较小。
更具体而言，如图7（a）所示，第一配管31的内径为r3，外径为r4，如图7（b）所示，第二配管33的内径为r1，外径为r2，在本实施方式中，以r1＜r3的方式形成第一配管31及第二配管33。
在此，如图7（a）及图7（b）所示，在第一配管31与第二配管33的管厚大致相同（r4-r3≈r2-r1）的情况下，第二配管33的表面积比第一配管31的表面积减小。由此，因为能够减少第二配管33从外部受到的热量，所以通过增大配管的热阻来能够减少对第二配管33的内部流动的尿素水的热的影响。
例如，如果r1＝3mm、r2＝5mm、r3＝6mm、r4＝8mm，则第一配管31和第二配管33均为管厚为2mm的配管。
此时，因为配管的热阻与外径/内径的ln成比例，所以在比较第一配管31的热阻ln（8/6）＝0.28与第二配管33的热阻ln（5/3）＝0.51时，第二配管33的热阻是第一配管31的热阻的1.82倍（≈0.51/0.28）。
由此，与使用和第一配管31相同的配管构成第二配管33的情况相比，能够减少配置在发动机室10内的第二配管33受到的热的影响，从而能够抑制在第二配管33内流动的尿素水的温度上升。其结果，能够防止在喷射之前随着尿素水的温度上升，尿素水附着在喷嘴上，从而导致尿素水喷射装置25的寿命缩短，并且还能够抑制尿素水长时间暴露于高温环境下而变质成为氨气。
并且，如图7（b）所示，在第二配管33的在发动机室10内部穿过的部分上缠绕有绝热材料34。
由此，即使配置在发动机室10内的第二配管33处于发动机室10内的高温环境下，也能够尽力排除来自外部的热的影响，从而能够防止尿素水喷射装置25的寿命缩短及尿素水的变质。
［其他实施方式］
以上说明了本发明的一实施方式，但是本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明要旨的范围内能够进行各种变更。
（A）
在上述实施方式中，举例说明了DPF21与SCR22在车宽方向上排列配置，但是本发明不限于此。
例如，DPF21与SCR22可以沿与车宽方向不同的方向排列。例如，DPF21和SCR22可以在车辆前后方向上排列配置。
（B）
在上述实施方式中，举例说明了DPF21和SCR22均具有圆筒状的形状，但是本发明不限于此。
例如，DPF21不限于圆筒状等，也可以是椭圆状或长方体状等其他形状。SCR22不限于圆筒状等，也可以是椭圆状或长方体状等其他形状。
（C）
在上述实施方式中，举例说明了尿素水箱23及泵24等配置在车体框架3a上的右侧方，但是本发明不限于此。
例如，可以根据在发动机室内配置的发动机及DPF、SCR的朝向，设置在车体框架上的左侧方等，只要是发动机室外，可以设置在其他位置。
（D）
在上述实施方式中，举例说明了使用尿素水作为还原剂的例子，但是本发明不限于此。
例如，可以使用尿素水以外的其他还原剂。
（E）
在上述实施方式中，作为作业车辆，举例说明了液压挖掘机。但是，本发明不限于此。
例如，本发明还能够适用于轮式装载机、推土机或自卸卡车等其他作业车辆。
工业实用性
本发明的作业车辆能够起到抑制向还原剂喷射装置供给的还原剂温度上升的效果，因此能够广泛适用于搭载有还原剂喷射装置的各种作业车辆。
符号说明
1    液压挖掘机（作业车辆）
2    下部行驶体
3    上部旋转体
3a      车体框架
3b      大臂安装部
3c      中央框架
4       工作装置
5       配重
6       车体部
7       设备室
8       驾驶室
10      发动机室
11      大臂
11a     液压缸
12      小臂
12a     液压缸
13      铲斗
13a     液压缸
14      发动机罩
20      发动机
21      DPF
22      SCR
22a     混合配管
23      尿素水箱（还原剂箱）
24      泵（还原剂泵）
25      尿素水喷射装置（还原剂喷射装置）
30      尿素水喷射系统
31      第一配管
31a,31b 端部
32      第一配管
32a,32b 端部
33      第二配管
33a,33b 端部
34      绝热材料
41～43  梁部件
51～56  柱部件
P       履带
r1,r3   内径
r2,r4   外径

Claims (5)

1.一种作业车辆，其特征在于，具有：
还原剂喷射装置，配置在发动机室内，将用于排气的净化处理的还原剂向所述排气中喷射；
还原剂箱，储存所述还原剂；
还原剂泵，从所述还原剂箱抽取所述还原剂向所述还原剂喷射装置供给；
第一配管，连接所述还原剂箱与所述还原剂泵，从所述还原剂箱向所述还原剂泵供给所述还原剂；
第二配管，连接所述还原剂泵与所述还原剂喷射装置，从所述还原剂泵向所述还原剂喷射装置供给所述还原剂，并且内径比所述第一配管的内径小。
2.如权利要求1所述的作业车辆，其特征在于，
所述第二配管配置成在配置有所述发动机的发动机室内穿过。
3.如权利要求1或2所述的作业车辆，其特征在于，
所述还原剂喷射装置配置在所述发动机室内的所述发动机的车体后侧。
4.如权利要求1至3中任一项所述的作业车辆，其特征在于，
所述还原剂箱及所述还原剂泵配置在所述发动机室的外侧且所述发动机室的车体前侧。
5.如权利要求1至4中任一项所述的作业车辆，其特征在于，
所述还原剂是尿素水。
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