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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungseinheit und ein Baufahrzeug, das dieselbe enthält.
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BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Baufahrzeuge haben als Antriebsmaschine normalerweise eine Dieselmaschine, deren Abgas Stickoxidverbindungen enthält. Um diese Stickoxidverbindungen aus dem Abgas zu beseitigen, hat ein Baufahrzeug eine Abgasnachbehandlungseinheit (siehe z. B. Patentdokument 1).
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Die Abgasnachbehandlungseinheit umfasst eine Einspritzvorrichtung und eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion. Die Einspritzvorrichtung spritzt stromaufwärts der Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion ein Reduktionsmittel in das Abgas ein. Dadurch werden die Stickoxide in dem Abgas aus der Antriebsmaschine zu Stickstoff reduziert. Da die Einspritzvorrichtung durch Wärme, die von der Antriebsmaschine abgestrahlt wird, und Wärme aus dem Abgas erwärmt wird, neigen die Dichtungselemente und die Gummielemente der Einspritzvorrichtung zu einer Verschlechterung.
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DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
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PATENTLITERATUR
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- Patentliteratur 1: Japanische Patent-Offenlegung Nr. 2011-140853
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ÜBERSICHT
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Technisches Problem
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Um zu verhindern, dass sich Elemente der Einspritzvorrichtung verschlechtern, kann Kühlwasser für die Kühlung der Antriebsmaschine zum Beispiel auch zur Einspritzvorrichtung geleitet werden, um diese zu kühlen. Das Kühlwasser für die Antriebsmaschine wird durch eine Kühlwasserpumpe zirkuliert, die durch die Antriebskraft der Antriebsmaschine angetrieben wird. Aus diesem Grund wird die Zirkulation des Kühlwassers gestoppt, wenn die Antriebsmaschine gestoppt wird, da in diesem Fall auch die Kühlwasserpumpe gestoppt wird. Die Einspritzvorrichtung muss nach dem Stopp der Antriebsmachine jedoch weiter gekühlt werden, da die Antriebsmaschine auch nach dem Stopp noch Wärme abstrahlt.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Kühlung der Einspritzvorrichtung auch nach dem Stoppen der Antriebsmaschine.
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Problemlösung
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- (1) Eine Abgasnachbehandlungseinheit gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Dieselpartikelfiltervorrichtung, eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion, ein Verbindungsrohr, eine Einspritzvorrichtung, eine Kühlwasserzuführungsleitung und eine Kühlwasserrückführungsleitung. Die Dieselpartikelfiltervorrichtung und die Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion behandeln Abgas aus der Antriebsmaschine. Das Verbindungsrohr verbindet die Dieselpartikelfiltervorrichtung und die Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion. Die Einspritzvorrichtung ist an dem Verbindungsrohr vorgesehen und spritzt ein Reduktionsmittel in das Abgas ein, das der Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion zuführt wird. Die Kühlwasserzuführungsleitung leitet das Kühlwasser zum Kühlen der Einspritzvorrichtung zur Einspritzvorrichtung. Die Kühlwasserrückführungsleitung leitet das Kühlwasser aus der Einspritzvorrichtung ab. Zumindest die Kühlerwasserzuleitung und/oder die Kühlwasserrückführungsleitung hat einen Konvektionsbereich, der sich von einem Verbindungsbereich mit der Einspritzvorrichtung entlang des Verbindungsrohres nach oben erstreckt.
Gemäß dieser Konfiguration erstreckt sich der Konvektionsbereich von der Einspritzvorrichtung nach oben. Das Kühlwasser wird auch nach dem Stoppen der Antriebsmaschine in dem Konvektionsbereich gespeichert. Kühlwasser, das sich nach der Wärmeaufnahme von der Einspritzvorrichtung erhitzt hat, bewegt sich auch nach dem Stoppen der Antriebsmaschine in dem Konvektionsbereich nach oben, und Kühlwasser mit einer relativ niedrigeren Temperatur im oberen Teil des Konvektionsbereichs bewegt sich nach unten in Richtung auf die Einspritzvorrichtung. Nach dem Stoppen der Antriebsmaschine findet speziell in dem Kühlwasser, das in dem Konvektionsbereich gespeichert ist, eine Wärmekonvektion statt. Auf diese Weise erfolgt die Kühlung der Einspritzvorrichtung infolge der Wärmekonvektion in dem Kühlwasser, das in dem Konvektionsbereich gespeichert ist, zumindest in der Kühlwasserzuführungsleitung oder zumindest in der Kühlwasserrückführungsleitung, nachdem die Antriebsmaschine gestoppt wurde. Der Konvektionsbereich, der sich in seiner Gesamtheit nach oben erstreckt, kann einen Abschnitt aufweisen, der sich horizontal erstreckt, sofern durch die Wärme von der Einspritzvorrichtung ein zulässiger Grad einer Wärmekonvektion in dem Kühlwasser in dem Konventionsbereich gegeben ist.
- (2) Der Konvektionsbereich erstreckt sich von der Einspritzvorrichtung entlang der Längsrichtung des Verbindungsrohres vorzugsweise schräg nach oben. Insbesondere erstreckt sich der Konvektionsbereich von der Einspritzvorrichtung in einem geneigten Zustand nach oben. Ein Baufahrzeug, bei dem die Abgasnachbehandlungseinheit, die den Konvektionsbereich aufweist, in einem Antriebsmaschinenraum montiert ist, kann bedingt durch diesen sich nach oben erstreckenden Konventionsbereich eine Antriebsmaschinenhaube aufweisen, die höher ist als die eines bekannten Arbeitsfahrzeugs. Da sich der Konvektionsbereich von der Einspritzvorrichtung jedoch nicht vertikal nach oben erstreckt, sondern schräg nach oben erstreckt, wie vorstehend beschrieben, kann diesem Problem begegnet werden, während gleichzeitig eine Wärmekonvektion stattfinden kann. Hinzu kommt, dass bei einer Anordnung der Abgasnachbehandlungseinheit beispielsweise in dem Antriebsmaschinenraum der Konvektionsbereich effektiv in dem Antriebsmaschinenraum liegen kann, da der Konvektionsbereich entlang der Längsrichtung des Verbindungsrohres vorgesehen ist.
- (3) Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung umfasst vorzugsweise eine Kühlwasserpumpe. Die Kühlwasserpumpe wird durch die Antriebskraft der Antriebsmaschine angetrieben, um über die Kühlwasserzuführungsleitung Kühlwasser zur Einspritzvorrichtung zu leiten. Gemäß dieser Konstruktion bedarf es außer der Antriebsmaschine keiner weiteren Antriebsquelle, da die Antriebskraft für die Kühlwasserpumpe zur Zuleitung des Kühlwassers zur Einspritzvorrichtung von der Antriebsmaschine bezogen werden kann. Die vorliegende Erfindung ist besonders wirksam, wenn die Kühlwasserzuführungsleitung zur Einspritzvorrichtung auf diese Weise durch die Kühlwasserpumpe erfolgt, die gestoppt wird, wenn die Antriebsmaschine gestoppt wird.
- (4) Die Abgasnachbehandlungseinheit hat vorzugsweise auch einen Reservoirbereich. Der Reservoirbereich ist mit dem Konvektionsbereich oberhalb der Einspritzvorrichtung verbunden und speichert Kühlwasser. Da gemäß dieser Konfiguration Kühlwasser in dem Reservoirbereich gespeichert wird, lässt sich das Kühlwasservolumen für die Kühlung der Einspritzvorrichtung nach dem Stoppen der Antriebsmaschine vergrößern. Der Reservoirbereich kann in der Mitte des Konvektionsbereichs mit dem Konvektionsbereich verbunden sein.
- (5) Die Abgasnachbehandlungseinheit umfasst vorzugsweise ferner ein erstes Stützelement zum Stützen des Konvektionsbereichs. Gemäß dieser Konfiguration lässt sich eine Orientierung, in der sich der Konvektionsbereich von der Einspritzvorrichtung nach oben erstreckt, beibehalten, und es kann eine stabile Wärmekonvektion mit dem Kühlwasser indem Konvektionsbereich stattfinden, nachdem die Antriebsmaschine gestoppt wurde.
- (6) Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung umfasst vorzugsweise ferner ein zweites Stützelement. Das zweite Stützelement ist an dem Verbindungsrohr vorgesehen und stützt den Reservoirbereich. Da der Reservoirbereich gemäß dieser Konfiguration durch das zweite Stützelement oberhalb der Einspritzvorrichtung stabil gestützt werden kann, kann ein stabiler Ablauf der vorgenannten Wärmekonvektion erreicht werden, so dass die Einspritzvorrichtung zuverlässig gekühlt werden kann.
- (7) Ein Baufahrzeug gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist mit einer der vorstehend beschriebenen Abgasnachbehandlungseinheiten, mit einer Antriebsmaschine und mit einem Arbeitsgerät ausgestattet. Gemäß dieser Konfiguration kann die Einspritzvorrichtung durch eine Wärmekonvektion des Kühlwassers in dem Konventionsbereich auch gekühlt werden, nachdem die Antriebsmaschine gestoppt wurde, da die vorstehend beschriebene Abgasnachbehandlungseinheit vorgesehen ist.
- (8) Die Abgasnachbehandlungseinheit kann oberhalb der Antriebsmaschine vorgesehen sein.
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Wirkungen der Erfindung
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Erfindungsgemäß kann die Einspritzvorrichtung auch nach dem Stoppen der Antriebsmaschine gekühlt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Hydraulikbaggers;
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2 zeigt den Hydraulikbagger in einer Draufsicht;
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3 zeigt das Innere eines Antriebsmaschinenraums bei Betrachtung von der Rückseite;
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4 ist eine perspektivische Ansicht einer Abgasnachbehandlungseinheit bei Betrachtung von vorne links, wobei die Antriebsmaschinenhaube abgenommen ist;
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5 ist eine perspektivische Darstellung eines Details der Einspritzvorrichtung;
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6 zeigte ein Schema des Kreislaufs für sämtliche Kanäle des Kühlwassers;
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7 ist eine Linksseitenansicht der Abgasnachbehandlungseinheit.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden eine Abgasnachbehandlungseinheit (abgekürzt ”Abgasbehandlungseinheit”) 20 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ein Hydraulikbagger 100, der mit der Abgasnachbehandlungseinheit 20 versehen ist, beschrieben. 1 ist eine Seitenansicht des Hydraulikbaggers 100. 2 zeigt den Hydraulikbagger 100 in Draufsicht. In der folgenden Erläuterung bezeichnen die Begriffe ”vorne” und ”hinten” die Vorderseite und Rückseite eines Fahrzeugkörpers 1. Das heißt, die rechte Seite ist ”Vorderseite” und die linke Seite die ”Rückseite” in den 1 und 2. Die Begriffe ”rechts”, ”links”, ”nach oben” und ”nach unten” in der nachstehenden Beschreibung sind die Richtungen von einem Fahrer auf dem Fahrersitz aus betrachtet, der seinen Blick nach vorne richtet. Die Begriffe ”Fahrzeugbreitenrichtung” und ”Links-Rechts-Richtung” haben die gleiche Bedeutung.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, hat der Hydraulikbagger (Beispiel eines Baufahrzeugs) 100 den Fahrzeugkörper 1 und ein Arbeitsgerät 4, wobei das Arbeitsgerät zur Ausführung von gewünschten Arbeiten eingesetzt wird.
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Der Fahrzeugkörper 1 hat einen Unterwagen 2 und einen drehbaren Oberbau 3. Wie 2 zeigt, hat der Unterwagen 2 ein Paar von Fahreinrichtungen 2a, 2b. Die Fahreinrichtung 2a trägt eine Raupenkette 2d, und die Fahreinrichtung 2b trägt eine Raupenkette 2c. Die Fahreinrichtungen 2a, 2b ermöglichen eine Fahrbewegung des Hydraulikbaggers 100, indem die Raupenketten 2c, 2d durch die Antriebskraft einer nachstehend beschriebenen Antriebsmaschine 10 angetrieben werden (siehe 3).
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Wie die 1 und 2 zeigen, ist der drehbare Oberbau 3 ist auf dem Unterwagen 2 montiert und ist derart vorgesehen, dass er sich relativ zu dem Unterwagen 2 drehen kann. Der drehbare Oberbau 3 trägt eine Fahrerkabine 5, einen Kraftstofftank 6, einen Betriebsfluidtank 7, einen Antriebsmaschinenraum 8 und ein Gegengewicht 9.
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Der Kraftstofftank 6 speichert Kraftstoff für den Antrieb der Antriebsmaschine 10 und ist vor dem Betriebsfluidtank 7 angeordnet. Der Betriebsfluidtank 7 speichert Betriebsfluid, das von einer nachstehend beschriebenen Hydraulikpumpe 11 (siehe 3) abgegeben wird. Der Betriebsfluidtank 7 ist in Vorwärts-Rückwärts-Richtung in einer Linie mit dem Kraftstofftank 6 angeordnet.
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In dem Antriebsmaschinenraum 8 sind Einrichtungen wie die Antriebsmaschine 10, die Hydraulikpumpe 11, die Abgasnachbehandlungseinheit 20 und dergleichen untergebracht, wie nachstehend beschrieben. Der Antriebsmaschinenraum 8 liegt auf der Rückseite der Fahrerkabine 5, des Kraftstofftanks 6 und des Betriebsfluidtanks 7. Eine Antriebsmaschinenhaube 12 ist über dem Antriebsmaschinenraum 8 angeordnet, und das Gegengewicht 9 liegt auf der Rückseite des Antriebsmaschinenraums 8.
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Das Arbeitsgerät 4 ist an der Vorderseite des drehbaren Oberbaus 3 befestigt. Das Arbeitsgerät 4 hat einen Ausleger 4a, einen Arm 4b, einen Löffel 4c, einen Auslegerzylinder 4d, einen Armzylinder 4e und einen Löffelzylinder 4f. Das proximale Ende des Auslegers 4a ist mit dem drehbaren Oberbau 3 schwenkbar verbunden. Das proximale Ende des Arms 4b ist mit dem distalen Ende des Auslegers 4a schwenkbar verbunden. Der Löffel 4c ist mit dem distalen Ende des Arms 4b schwenkbar verbunden. Der Auslegerzylinder 4d, der Armzylinder 4e und der Löffelzylinder 4f sind Hydraulikzylinder, die durch das Betriebsfluid angetrieben werden, das von der nachstehend beschriebenen Hydraulikpumpe 11 geliefert wird. Der Auslegerzylinder 4d betätigt den Ausleger 4a. Der Armzylinder 4e betätigt den Arm 4b. Der Löffelzylinder 4f betätigt den Löffel 4c. Durch den Antrieb der Zylinder 4d, 4e und 4f wird das Arbeitsgerät 4 angetrieben.
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3 zeigt die Innenkonstruktion des Antriebsmaschinenraums 8 von der Rückseite des Fahrzeugs betrachtet. Wie in 3 dargestellt ist, sind die Antriebsmaschine 10, ein Schwungradgehäuse 13, die Hydraulikpumpe 11, die Abgasnachbehandlungseinheit 20, ein Gebläse 14 und ein Kühler 15 in dem Antriebsmaschinenraum 8 angeordnet. Das Gebläse 14 erzeugt einen Luftstrom, der in dem Antriebsmaschinenraum 8 von rechts nach links geblasen wird. Der Kühler 15 ist auf der rechten Seite des Gebläses 14 angeordnet. Kühlluft wird durch Luftöffnungen 81 (siehe 1) von außen in den Antriebsmaschinenraum 8 geleitet, wenn das Gebläse 14 läuft. Das in dem Kühler 15 strömende Kühlwasser wird durch die Kühlluft gekühlt. Die Antriebsmaschine 10, das Schwungradgehäuse 13 und die Hydraulikpumpe 11 sind in der Fahrzeugbreitenrichtung in einer Reihe angeordnet.
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Die Hydraulikpumpe 11 wird durch die Antriebsmaschine 10 angetrieben. Die Hydraulikpumpe 11 ist auf der linken Seite der Antriebsmaschine 10 angeordnet. Das Schwungradgehäuse 13 liegt zwischen der Antriebsmaschine 10 und der Hydraulikpumpe 11. Das Schwungradgehäuse 13 ist an der linken Seitenfläche der Antriebsmaschine 10 befestigt. Die Hydraulikpumpe 11 ist an der linken Seitenfläche des Schwungradgehäuses 13 befestigt.
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4 ist eine perspektivische Ansicht der Abgasnachbehandlungseinheit 20 von vorne links betrachtet, wobei die Antriebsmaschinenhaube 12 abgenommen ist. Die Abgasnachbehandlungseinheit 20 behandelt Abgas aus der Antriebsmaschine 10. Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, umfasst die Abgasnachbehandlungseinheit 20 eine Dieselpartikelfiltervorrichtung (DFF) 21, eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (SCR) 22, ein Verbindungsrohr 23 und eine Einspritzvorrichtung 24. Die Abgasnachbehandlungseinheit 24 hat eine Kühlwasserzuführungsleitung 25, eine Kühlwasserrückführungsleitung 26 und einen Tank 27 (Beispiel eines Reservoirbereichs).
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Die Dieselpartikelfiltervorrichtung 21 ist eine Vorrichtung zur Behandlung von Abgas aus der Antriebsmaschine 10. Das Abgas aus der Antriebsmaschine 10 wird über einen Turbolader 32 (siehe 6) und ein Rohr 31 zur Dieselpartikelfiltervorrichtung 21 geleitet. Insbesondere ist die Dieselpartikelfiltervorrichtung 21 eine Vorrichtung, die in einem Filter Partikel einfängt, die in dem Abgas enthalten sind. Die Dieselpartikelfiltervorrichtung 21 verbrennt die eingefangenen Partikel in der Dieselpartikelfiltervorrichtung 21. Die Dieselpartikelfiltervorrichtung 21 hat eine annähernd zylindrische Form und ist so angeordnet, dass ihre Längsrichtung nach vorne und nach hinten verläuft.
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Das Verbindungsrohr 23 ist ein Rohr zum Verbinden der Dieselpartikelfiltervorrichtung 21 und der Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion 22 und ist oberhalb der Antriebsmaschine 10 angeordnet. Das gesamte Verbindungsrohr 23 ist S-förmig und hat einen ersten Krümmungsbereich 23a, einen geraden Bereich 23b und einen zweiten Krümmungsbereich 23c. Ein Ende des ersten Krümmungsbereichs 23a ist mit einem Abgasauslass 21a der Dieselpartikelfiltervorrichtung 21 und das andere Ende des ersten Krümmungsbereichs 23a mit einem Ende des geraden Bereichs 23b verbunden. Ein Ende des zweiten Krümmungsbereichs 23c ist mit einem Abgaseinlass 22a der Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion 22 und das andere Ende des zweiten Krümmungsbereichs 23c mit dem anderen Ende des geraden Bereichs 23b verbunden. Der gerade Bereich 23b erstreckt sich in der Längsrichtung des Verbindungsrohres 23 zwischen dem ersten Krümmungsbereich 23a und dem zweiten Krümmungsbereich 23c.
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Die Einspritzvorrichtung 24 ist an dem ersten Krümmungsbereich 23a befestigt. Die Einspritzvorrichtung 24 ist eine Vorrichtung zum Einspritzen einer Harnstoff-Wasser-Lösung (Beispiel eines Reduktionsmittels), das durch eine Harnstoff-Wasser-Pumpe 24b aus einem Harnstoff-Wasser-Tank 24a in das Verbindungsrohr 23 angesaugt wird, um die Harnstoff-Wasser-Lösung als Reduktionsmittel dem Abgas beizumengen, das durch das Verbindungsrohr 23 strömt. Das Harnstoff-Wasser-Gemisch wird durch die Wärme des Abgases hydrolysiert und in Ammoniak umgewandelt, und das Ammoniak wird zusammen mit dem Abgas durch das Verbindungsrohr 23 der Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion 22 zugeführt. 5 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Detail der Einspritzvorrichtung 24. Wie in 5 dargestellt ist, hat die Einspritzvorrichtung 24 einen Kühlwasserkanal 24c, durch den das Kühlwasser zum Kühlen des Körpers der Einspritzvorrichtung fließt. Der Kühlwasserkanal 24c verbindet die nachstehend beschriebene Kühlwasserzuführungsleitung 25 und die Kühlwasserrückführungsleitung 26, und die Einspritzvorrichtung 24 wird durch das in dem Kühlwasserkanal fließende Kühlwasser gekühlt.
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Wie die 3 und 4 zeigen, ist die Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion 22 eine Vorrichtung zur Behandlung des Abgases aus der Antriebsmaschine 10. Insbesondere reduziert die Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion 22 Stickoxidverbindungen mit Ammoniak, das durch die Harnstoffhydrolyse gebildet wird. Die Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion 22 ist annähernd zylinderförmig und ist derart angeordnet, dass ihre Längsrichtung in Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs verläuft. Ein Abgasrohr 33 ist mit der Vorrichtung 22 für selektive katalytische Reduktion verbunden und ragt von der Antriebsmaschinenhaube 12 nach oben. Das durch die Abgasnachbehandlungseinheit 20 behandelte Abgas wird durch das Abgasrohr 33 nach draußen abgeleitet.
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Die Dieselpartikelfiltervorrichtung 21, die Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion 22, das Verbindungsrohr 23 und die Einspritzvorrichtung 24 sind oberhalb der Antriebsmaschine 10 angeordnet. Die Dieselpartikelfiltervorrichtung 21, das Verbindungsrohr 23 und die Vorrichtung 22 für selektive katalytische Reduktion sind parallel zueinander angeordnet. Die Dieselpartikelfiltervorrichtung 21 und die Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion 22 sind in der Nähe zueinander angeordnet, und ihre Längsrichtungen verlaufen in einer Reihe orthogonal zur Fahrzeugbreitenrichtung. Die Antriebsmaschine 10, die Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion 22, das Verbindungsrohr 23 und die Dieselpartikelfiltervorrichtung 21 sind in dieser Reihenfolge in der Fahrzeugbreitenrichtung von rechts angeordnet.
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Wie 4 zeigt, ist an dem Verbindungsrohr 23 ein Stützelement 29 befestigt. Das Stützelement 29 ist ein Element zum Stützen der Konvektionsbereiche 25c und 26c, so dass die Konvektionsbereiche 25c und 26c eine Orientierung derart beibehalten, dass sie sich von der Einspritzvorrichtung 24 schräg nach oben erstrecken, wie nachstehend beschrieben. Das Stützelement 29 ist eine annähernd T-förmige Platte und hat einen ersten Plattenbereich 29a und einen zweiten Plattenbereich 29b.
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Der erste Plattenbereich 29a ist eine rechteckige Platte, deren rechter Rückkantenbereich nach oben gebogen ist. Der erste Plattenbereich 29a ist in der ungefähren Mitte des Verbindungsrohres 23 durch einen U-Bolzen 34a und Muttern 34b befestigt. Der erste Plattenbereich 29a erstreckt sich in einem an dem Verbindungsrohr 23 befestigten Zustand in einer Richtung orthogonal zur Längsrichtung des Verbindungsrohres 23. Insbesondere ist der erste Plattenbereich 29a an dem Verbindungsrohr 23 derart befestigt, dass die Längsrichtung des ersten Plattenbereichs 29a orthogonal zur Längsrichtung des Verbindungsrohres 23 ist (mit anderen Worten: der Fahrzeugbreitenrichtung zugewandt ist).
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Der zweite Plattenbereich 29b ist eine rechteckige Platte, deren Längsrichtung in Vorwärts-Rückwärts-Richtung (Längsrichtung des Verbindungsrohres 23) verläuft. Insbesondere ist der zweite Plattenbereich 29b derart angeordnet, dass er in etwa parallel zur Längsrichtung des Verbindungsrohres 23 liegt. Der zweite Plattenbereich 29b ist in seinem Mittelteil mit der rechten Kante des ersten Plattenbereichs 29a verbunden. Der erste Plattenbereich 29a und der zweite Plattenbereich 29b sind als ein Element konfiguriert. Das Stützelement 29 hat eine Vielzahl von Befestigungshalterungen 29c, die an dem ersten Plattenbereich 29a und an dem zweiten Plattenbereich 29b vorgesehen sind. Die Befestigungshalterungen 29c halten die Kühlwasserzuführungsleitung 25 und die Kühlwasserrückführungsleitung 26.
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6 zeigt ein Schema des Kreislaufs sämtlicher Kanäle für das Kühlwasser. Die Kühlwasser-Hauptkanäle, die Teil der vorliegenden Ausführungsform sind, werden unter Bezugnahme auf 6 erläutert. Der Hydraulikbagger 100 ist hauptsächlich mit einer ersten Kühlwasserleitung 35a, einer zweiten Kühlwasserleitung 35b, einer dritten Kühlwasserleitung 35c, der Kühlwasserzuführungsleitung 25 und der Kühlwasserrückführungsleitung 26 versehen.
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Die erste Kühlwasserleitung 35a verbindet den Kühler 15 mit einem Wassermantel eines Zylinderblocks 10a und leitet durch den Kühler 15 gekühltes Kühlwasser zu dem Wassermantel des Zylinderblocks 10a. Eine Kühlwasserpumpe 28 ist in der Mitte der ersten Kühlwasserleitung 35a vorgesehen. Die Kühlwasserpumpe 28 ist über einen Riemen 10c mit der Kurbelwelle 10b der Antriebsmaschine 10 verbunden, wie in 3 dargestellt. Folglich wird die Kühlwasserpumpe 28 in Synchronisation mit der Drehung der Kurbelwelle 10b der Antriebsmaschine 10 angetrieben, um die Kühlwasserzuführungsleitung 25 mit Kühlwasser zu versorgen. Die Kühlwasserpumpe 28 stoppt, wenn die Antriebsmaschine 10 stoppt.
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Wie in 6 gezeigt ist, verbindet die zweite Kühlwasserleitung 35b den Wassermantel des Zylinderblocks 10a mit einem Kühlwasserkanal des Turboladers 32, um Kühlwasser von dem Wassermantel des Zylinderblocks 10a zu dem Kühlwasserkanal des Turboladers 32 zu leiten. Die Kühlwasserzuführungsleitung 25 zweigt von der zweiten Kühlwasserleitung 35b ab. Die Kühlwasserzuführungsleitung 25 verbindet die zweite Kühlwasserleitung 35b mit einem Kühlwasserkanal der Einspritzvorrichtung 24, um Kühlwasser aus der zweiten Kühlwasserleitung 35b zu dem Kühlwasserkanal der Einspritzvorrichtung 24 zu leiten. Infolgedessen wird die Einspritzvorrichtung 24 gekühlt.
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Die Kühlwasserrückführungsleitung 26 verbindet den Kühlwasserkanal der Einspritzvorrichtung 24 mit dem dritten Kühlwasserrohr 35c, um Kühlwasser aus dem Kühlwasserkanal der Einspritzvorrichtung 24 zur dritten Kühlwasserleitung 35c zu leiten. Infolgedessen wird Kühlwasser, durch das die Einspritzvorrichtung 24 gekühlt wurde, aus dem Kühlwasserkanal der Einspritzvorrichtung 24 abgeleitet.
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Die dritte Kühlwasserleitung 35c verbindet einen Wassermantel eines Zylinderkopfs 10d mit einem Verdunster 36 einer Klimaanlage, um Kühlwasser aus dem Kühlmantel des Zylinderkopfs 10d zu dem Verdunster der Klimaanlage zu leiten. Da ein Kühlmittel, das aufgrund eines Expansionsventils in der Klimaanlage eine niedrige Temperatur einen niedrigen Druck aufweist, in dem Verdunster 36 fließt, wird das in den Verdunster 36 geleitete Kühlwasser durch den Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel, das in dem Verdunster 36 fließt, gekühlt.
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Das der dritten Kühlwasserleitung 35c zuführte Kühlwasser wird durch den Verdunster 36 gekühlt, wie vorstehend beschrieben. Das durch den Verdunster 36 gekühlte Kühlwasser wird der ersten Kühlwasserleitung 35a zugeführt, mit dem durch den Kühler 15 gekühlten Kühlwasser gemischt erneut dem Wassermantel des Zylinderblocks 10a zugeführt.
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7 ist eine Linksseitenansicht der Abgasnachbehandlungseinheit. Die Kühlwasserzuführungsleitung 25 ist eine Leitung zur Versorgung der Einspritzvorrichtung 24 mit Kühlwasser, das durch den Kühler 15 gekühlt wurde, und mit Kühlwasser, das durch den Verdunster 36 der Klimaanlage gekühlt wurde. Wegen der Wärmeabstrahlung wird die Einspritzvorrichtung 24 mit dem Kühlwasser gekühlt.
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Wie die 3 bis 7 zeigen, zweigt die Kühlwasserzuführungsleitung 25 von der zweiten Kühlwasserleitung 35b ab, die sich von dem Wassermantel des Zylinderblocks 10a zu dem Kühlwasserkanal des Turboladers 32 in der Antriebsmaschine 10 erstreckt. Nach ihrer Abzweigung von der zweiten Kühlwasserleitung 35b erstreckt sich die Kühlwasserzuführungsleitung 25 von der Innenseite zur Außenseite der Antriebsmaschine 10, macht einen Bogen nach unten und erstreckt sich dann nach oben zum rechten Randbereich des Verbindungsrohres 23.
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Wie die 4 bis 7 zeigen, hat die Kühlwasserzuführungsleitung 25 einen höchsten Punkt 25a oberhalb des rechten Randbereichs des Verbindungsrohres 23. Die Kühlwasserzuführungsleitung 25 erstreckt sich von dem höchsten Punkt 25a nach unten und ist schließlich mit der Einspritzvorrichtung 24 verbunden. Insbesondere erstreckt sich die Kühlwasserzuführungsleitung 25 von der Einspritzvorrichtung 24 schräg nach oben zu dem höchsten Punkt 25a. Der Punkt, an dem die Kühlwasserzuführungsleitung 25 mit der Einspritzvorrichtung 24 verbunden ist, ist ein Verbindungspunkt 25b. Die Kühlwasserzuführungsleitung 25 erstreckt sich entlang der Längsrichtung des Verbindungsrohres 23.
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Die Kühlwasserzuführungsleitung 25 hat einen Konvektionsbereich 25c, der mit der Einspritzvorrichtung 24 verbunden ist und der sich von der Einspritzvorrichtung 24 nach oben erstreckt. Insbesondere ist der Konvektionsbereich 25c der Kühlwasserzuführungsleitung 25 ein Bereich der Kühlwasserzuführungsleitung 25 zwischen dem Verbindungspunkt 25b und dem obersten Punkt 25a. Der Konvektionsbereich 25c wird durch die Befestigungshalterungen 29c des Stützelements 29 gestützt, um eine Orientierung von dem Verbindungspunkt 25b schräg nach oben in Richtung auf den höchsten Punkt 25a beizubehalten. Insbesondere wird der Konventionsbereich 25c durch die Befestigungshalterungen 29c des Stützelements 29 in der Nähe des höchsten Punkts 25a und in der Mitte des Konventionsbereichs 25c gestützt.
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Die Kühlwasserrückführungsleitung 26 ist eine Leitung für die Zuführung von Kühlwasser, das Wärme von der Einspritzvorrichtung 24 aufgenommen hat, zu dem Verdunster 36 der Klimaanlage. Die Kühlwasserrückführungsleitung 26 ist mit der Einspritzvorrichtung 24 verbunden und erstreckt sich von einem Verbindungspunkt 26b, der mit der Einspritzvorrichtung 24 verbunden ist, schräg nach oben. Die Kühlwasserrückführungsleitung 26 erstreckt sich entlang der Längsrichtung des Verbindungsrohres 23.
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Die Kühlwasserrückführungsleitung 26 hat einen höchsten Punkt 26a in der Nähe des höchsten Punkts 25a der Kühlwasserzuführungsleitung 25 und oberhalb des rechten Randbereichs des Verbindungsrohres 23. Wie in 3 gezeigt ist, erstreckt sich die Kühlwasserrückführungsleitung 26 von dem höchsten Punkt 26a nach unten zu einem unteren Bereich der Antriebsmaschine 10. Die Kühlwasserrückführungsleitung 26 ist mit der dritten Kühlwasserleitung 35c verbunden, die sich von dem Wassermantel des Zylinderkopfs 10d der Antriebsmaschine 10 zu dem Verdunster 36 der Klimaanlage erstreckt.
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Wie die 4 bis 7 zeigen, hat die Kühlwasserrückführungsleitung 26 einen Konvektionsbereich 26c, der mit der Einspritzvorrichtung 24 verbunden ist und der sich von der Einspritzvorrichtung 24 nach oben erstreckt. Insbesondere ist der Konvektionsbereich 26c der Kühlwasserrückführungsleitung 26 ein Bereich der Kühlwasserrückführungsleitung 26 von dem Verbindungspunkt 26b zu dem höchsten Punkt 26a. Der Konvektionsbereich 26c der Kühlwasserrückführungsleitung 26 wird durch die Befestigungshalterungen 29c des Stützelements 29 gestützt, um eine Orientierung von dem Verbindungspunkt 26b schräg nach oben in Richtung auf den höchsten Punkt 26a beizubehalten. Insbesondere wird der Konvektionsbereich 26c durch die Befestigungshalterungen 29c des Stützelements 29 in Positionen in der Nähe des höchsten Punkts 26a und des linken Randbereichs des Verbindungsrohres 23 gestützt. Die Mitte des Konvektionsbereichs 26c ist mit dem nachstehend beschriebenen Tank 27 verbunden. Da der Tank 27 durch das Stützelement 29 gestützt wird, wird der Konvektionsbereich 26c über den Tank 27 indirekt durch das Stützelement 29 gestützt.
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Wie in 4 dargestellt ist, ist der Tank 27 in der Längsrichtung des Konvektionsbereichs 26c der Kühlwasserrückführungsleitung 26 in der Mitte angeordnet. Der Tank 27 hat eine annähernd zylindrische Form und ist an dem zweiten Plattenbereich 29b des Stützelements 29 in einem Zustand befestigt, in dem die Längsrichtung (axiale Richtung) des Tanks 27 der Längsrichtung des Verbindungsrohres 23 folgt. Der Tank 27 hat einen ersten Tankanschluss 27a an einem Ende auf der linken Seite und einen zweiten Tankanschluss 27b an einem Ende auf der rechten Seite, so dass eine Fluidverbindung mit dem Konvektionsbereich 26c ermöglicht wird. Die Position des ersten Anschlusses 27a liegt tiefer als die Position des zweiten Anschlusses 27b.
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Der Konvektionsbereich 26c ist in zwei Bereiche unterteilt, nämlich in einen unteren Bereich 26d und einen oberen Bereich 26e, wobei der Tank 27 als Grenze dient. Der untere Bereich 26d ist zwischen die Einspritzvorrichtung 24 und den ersten Anschluss 27a geschaltet, und der obere Bereich 26e ist mit dem zweiten Anschluss 27b verbunden und erstreckt sich von dem zweiten Anschluss 27b zu dem höchsten Punkt 26a. Dadurch wird das Kühlwasser, das in dem Konventionsbereich 26c fließt, vorübergehend in dem Tank 27 gespeichert. Während insbesondere aufgrund der Abweichungen je nach Fahrzeugklasse hier keine Einschränkung besteht, kann die gesamte Kühlwassermenge, die in dem Konvektionsbereich 25c, dem Konvektionsbereich 26c und dem Tank 27 gespeichert werden kann, vorzugsweise eine Menge sein, die eine Kühlung der Einspritzvorrichtung 24 auch nach dem Stoppen der Antriebsmaschine 10 erlaubt. Diese Menge kann zum Beispiel 200 ml oder mehr betragen.
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Merkmale
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Die Abgasnachbehandlungseinheit 20 und der damit versehene Hydraulikbagger 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform haben die folgenden Merkmale.
- (1) Die vorstehend beschriebene Abgasnachbehandlungseinheit 24 speichert Kühlwasser in dem Konvektionsbereich 25c der Kühlwasserzuführungsleitung 25 und in dem Konvektionsbereich 26c der Kühlwasserrückführungsleitung 26 auch nachdem die Antriebsmaschine 10 gestoppt wurde. Die Konvektionsbereiche 25c und 26c, die das Kühlwasser speichern, erstrecken sich von der Einspritzvorrichtung 24 nach oben. Nach dem Stoppen der Antriebsmaschine bewegt sich das Kühlwasser, dessen Temperatur aufgrund der Wärmeaufnahme von der Einspritzvorrichtung 24 höher ist, daher in den Konvektionsbereichen 25c und 26c nach oben, und das Kühlwasser mit einer relativ niedrigen Temperatur in den oberen Abschnitten der Konvektionsbereiche 25c und 26c bewegt sich nach unten in Richtung auf die Einspritzvorrichtung 24. Insbesondere wird aufgrund der Wärme (Wärmekonvektion) in dem Kühlwasser, das in den Konvektionsbereichen 25c und 26c gespeichert ist, nach dem Stoppen der Antriebsmaschine ein Konvektionsstrom erzeugt. Auf diese Weise wird die Einspritzvorrichtung 24 durch Wärmekonvektion des in dem Konvektionsbereich 25c der Kühlwasserzuführungsleitung 25 und in dem Konventionsbereich 26c der Kühlwasserrückführungsleitung 26 enthaltenen Kühlwassers gekühlt. Die Konvektionsbereiche 25c und 26c, die sich über ihre Gesamtheit nach oben erstrecken, können Abschnitte aufweisen, die sich horizontal erstrecken, wenn durch die Abwärme der Einspritzvorrichtung 24 ein ausreichender Grad einer Wärmekonvektion in dem Kühlwasser in den Konvektionsbereichen 25c und 26c gegeben ist.
Unter dem Gesichtspunkt der vorgenannten Wärmekonvektion sind der Höhenunterschied zwischen dem höchsten Punkt 25a und dem Verbindungspunkt 25b des Konvektionsbereichs 25c der Kühlwasserzuführungsleitung 25 und der Höhenunterschied zwischen dem höchsten Punkt 26a und dem Verbindungspunkt 26b des Konvektionsbereichs 26c der Kühlwasserrückführungsleitung 26 vorzugsweise größer, wobei unter dem Gesichtspunkt des Platzes in dem Antriebsmaschinenraum 8 ein zu großer Höhenunterschied nicht vorteilhaft ist. Zwar können die Höhenunterschiede aufgrund der Längenunterschiede der Konvektionsbereiche 25c und 26c und der Durchmesser der Konvektionsbereiche 25c und 26c variieren, doch liegen die Höhenunterschiede zwischen den höchsten Punkten 25a und 26a und den Verbindungspunkten 25b und 26b der Konvektionsbereiche 25c und 26c zum Beispiel vorzugsweise bei 100 mm oder mehr.
- (2) Die Konvektionsbereiche 25c und 26c in der Abgasnachbehandlungseinheit 20 erstrecken sich von der Einspritzvorrichtung 24 nicht vertikal, sondern schräg nach oben. Dadurch wird eine Verringerung der Höhe der Antriebsmaschinenhaube 12 und gleichzeitig die vorstehend beschriebene Wärmekonvektion ermöglicht.
- (3) Es ist nach dem Stoppen der Antriebsmaschine 10 ein stabiler Ablauf der Wärmekonvektion des Kühlwassers in den Konvektionsbereichen 25c und 26c möglich, da durch das Stützelement 29 eine Orientierung der Konvektionsbereiche 25c und 26c von der Einspritzvorrichtung 24 nach oben gesichert wird.
- (4) Es ist möglich, nach dem Stoppen der Antriebsmaschine 10 durch die Wärmekonvektion eine für die Kühlung der Einspritzvorrichtung 24 ausreichende Kühlwassermenge sicherzustellen, da der Tank 27 für die vorübergehende Speicherung des Kühlwassers vorgesehen ist.
- (5) Partikelförmige Substanzen in dem Abgas können durch die Dieselpartikelfiltervorrichtung 21 reduziert werden. Darüber hinaus ist eine wirksame Anordnung der Abgasnachbehandlungseinheit 20 in dem Antriebsmaschinenraum 8 möglich, da die Konvektionsbereiche 25c und 26c entlang der Längsrichtung des Verbindungsrohres 23 angeordnet sind.
- (6) Die Einrichtung einer neuen Antriebsquelle neben der Antriebsmaschine 10 erübrigt sich, da die Antriebskraft für die Kühlwasserpumpe 28 von der Antriebsmaschine 10 bezogen werden kann. Die Abgasnachbehandlungseinheit 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist auf diese Weise besonders effektiv, wenn die Kühlwasserversorgung durch den Einsatz der Kühlwasserpumpe 28 erfolgt, die gestoppt wird, wenn die Antriebsmaschine gestoppt wird.
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Modifizierte Beispiele
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Vorstehend wurde eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Vielmehr können die folgenden Modifikationen vorgenommen werden, ohne den Schutzrahmen der Erfindung zu verlassen.
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Modifiziertes Beispiel 1
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Während sich in der vorliegenden Ausführungsform sowohl der Konvektionsbereich 25c der Kühlwasserzuführungsleitung 25 als auch der Konvektionsbereich 26c der Kühlwasserrückführungsleitung 26 von der Einspritzvorrichtung 24 nach oben erstrecken, ist es auch möglich, dass sich nur einer der Konvektionsbereiche nach oben erstreckt.
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Modifiziertes Beispiel 2
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Während sich in der vorliegenden Ausführungsform die Konvektionsbereiche 25c und 26c von der Einspritzvorrichtung 24 schräg nach oben erstrecken, ist es auch möglich, dass sich die Konvektionsbereiche 25c und 26c von der Einspritzvorrichtung 24 vertikal nach oben erstrecken.
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Modifiziertes Beispiel 3
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Während in der vorliegenden Ausführungsform der höchste Punkt 25a des Konvektionsbereichs 25c mit dem höchsten Punkt der Kühlwasserzuführungsleitung 25 übereinstimmt, ist die vorstehende Ausführungsform nicht darauf beschränkt. Insbesondere liegt der höchste Punkt 25a des Konventionsbereichs 25c von dem höchsten Punkt der Kühlwasserzuführungsleitung 25 getrennt und kann tiefer als der höchste Punkt der Kühlwasserzuführungsleitung 25 positioniert sein. Dies verhält sich ähnlich bei der Kühlwasserrückführungsleitung 26.
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Modifiziertes Beispiel 4
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Der Tank 27 kann mit dem höchsten Punkt 26a des Konvektionsbereichs 26c der Kühlwasserrückführungsleitung 26 verbunden sein. Insbesondere können der höchste Punkt 26a des Konvektionsbereichs 26c und der erste Anschluss 27a des Tanks 27 verbunden sein.
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Modifiziertes Beispiel 5
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Während der Tank 27 in dem Konvektionsbereich 26c der Kühlwasserrückführungsleitung 26 installiert ist, ist die vorliegende Ausführungsform nicht darauf beschränkt. Der Tank 27 kann in dem Konvektionsbereich 25c der Kühlwasserzuführungsleitung 25 installiert sein. Darüber hinaus können Tanks 27 sowohl in dem Konvektionsbereich 25c der Kühlwasserzuführungsleitung 25 als auch in dem Konvektionsbereich 26c der Kühlwasserrückführungsleitung 26 vorgesehen sein.
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Modifiziertes Beispiel 6
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Die Abstützung der Konvektionsbereiche 25c und 26c durch das Stützelement 29 ist nicht auf die Abstützung gemäß vorliegender Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel kann das Stützelement 29 die Konvektionsabschnitte 25c und 26c nur an den höchsten Punkten 25a und 26a der Konvektionsbereiche 25c und 26c stützen.
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Modifiziertes Beispiel 7
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In der vorstehenden Ausführungsform werden die Konvektionsbereiche 25c und 26c durch das Stützelement 20 direkt gestützt. Jedoch ist die Ausführungsform nicht auf diese Abstützung beschränkt. Es ist auch möglich, dass die Konvektionsbereiche 25c und 26c nicht direkt durch das Stützelement 29 gestützt werden. Wenn die Konvektionsbereiche 25c und 26c zum Beispiel mit dem Tank 27 verbunden sind, können die Konvektionsbereiche 25c und 26c durch die Abstützung des Tanks 27 indirekt durch das Stützelement 29 gestützt werden.
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Modifiziertes Beispiel 8
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Während das Stützelement 29 an dem Verbindungsrohr 23 befestigt ist, ist die Befestigungsposition des Stützelements 29 nicht auf diese Position beschränkt. Das Stützelement 29 kann zum Beispiel an dem Fahrzeugrahmen, an der Fahrzeugabdeckung oder an der Antriebsmaschinenhaube 12 und dergleichen befestigt sein.
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Modifiziertes Beispiel 9
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Während in der vorstehenden Ausführungsform der Konvektionsbereich 25c und andere Abschnitte der Kühlwasserzuführungsleitung 25 als eine Leitung ausgebildet sind, ist es auch möglich, den Konvektionsbereich 25c und die anderen Abschnitte als verschiedene Elemente auszubilden. Dies verhält sich ähnlich bei der Kühlwasserrückführungsleitung 26.
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Modifiziertes Beispiel 10
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Die Durchmesser der Konvektionsbereiche 25c und 26c können modifiziert werden, um sicherzustellen, dass ein für die Kühlung der Einspritzvorrichtung 24 durch Konvektionswärme ausreichendes Kühlwasservolumen in den Konvektionsbereichen 25c und 26c gespeichert ist.
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Modifiziertes Beispiel 11
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Während die vorliegende Erfindung in der vorstehenden Ausführungsform am Beispiel eines Hydraulikbaggers beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die Anwendung bei einem Hydraulikbagger beschränkt, sondern eignet sich zum Beispiel auch für die Anwendung bei einem Bulldozer, einem Radlader oder einem Motorgrader und dergleichen.
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Bezugszeichenliste
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- 4
- Arbeitsgerät
- 10
- Antriebsmaschine
- 20
- Abgasnachbehandlungseinheit
- 21
- Dieselpartikelfiltervorrichtung
- 22
- Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion
- 23
- Verbindungsrohr
- 24
- Einspritzvorrichtung
- 25
- Kühlwasserzuführungsleitung
- 25c
- Konvektionsbereich
- 26
- Kühlwasserrückführungsleitung
- 26c
- Konvektionsbereich
- 27
- Tank
- 28
- Kühlwasserpumpe
- 29
- Stützelement
- 100
- Hydraulikbagger (Baufahrzeug)
