JP2006524163A - 作業機械の換気方法およびその機械 - Google Patents

Abstract

本発明は、エンジン室（２）と、エンジンフード（４）と、エンジン室（２）内に配置された内燃エンジン（３）と排気システム（５）を備える作業機械であって、この排気システム（５）はエンジン（３）からエンジンフード（４）を通してエンジン室（２）の外部に延び、この排気システム（５）は、エンジン室（２）から空気を排気システム（５）に取り入れ、この空気を排気ガスと共に送出するための空気取入口が設けられている。空気取入口は、空気を必然的に排出ダクト（９）の中央部に導入し、空気がエンジン室（２）から排気ガスによって、排気ダクト（９）内で排気ガスが空気に作用するイジェクト効果により送出されるようにして、排気ガスが送出されるようにした、エアバッフルエレメント（１５）を備えている。

Description

本発明は、エンジン室と、エンジンフードと、前記エンジン室内に設けられた内燃エンジンと、エンジンからエンジンフードを介してエンジン室外部に延びる排気システムであって、該排気システムはエンジン室から排気システムに空気を導入し、該空気を排気ガスと共に送出するための空気取入口が設けられている排気システムを有する作業機械に関する。

本発明は、また、このような作業機械のエンジン室を換気する方法に関する。

作業機械の用語は、その意味するとおりであると共に、静止機械と乗り物の両方を含むものとみなされる必要がある。これは、特に、温度が非常に高く、エンジン室の換気が必要となる実質的に閉じたコンパートメントを持つ機械に関する。空気の流れが時にはベンチレーターとして機能する乗り物においてでさえ、乗り物が作動しているが、遅い速度で動いているか、あるいは停止しているときは、更なる換気が望ましい場合が存在する。本発明は作業機械の一例としてホイールローダを例として説明される。

通常は、普通のホイールローダにおいては、エンジン室は実質的に閉じられており、エンジン室内では高温の作動温度が生じる。先行技術はこの問題をエアパイプと排気パイプを組み合わせることにより解決している。排気システムのテールパイプを画成するこの排気パイプは、エンジンフードの開口からエンジン室の外に延びている。このことは、このテールパイプの一端がエンジン室内に開口しており、他端は大気中に開口していることを意味する。排気システムの排気パイプはエンジン室からテールパイプの中央に延びており、排気ガスをテールパイプ内に送り、ここを経由して大気に放出するようにしている。前記排気パイプの外周はテールパイプの内周より小さく、これらのパイプの間に環状の間隙ができるようになっている。エンジン室からの空気はこの環状の間隙から送出される。排気パイプはテールパイプの内部に開口し、このことは、排気ガスがより大きい体積に膨張するため、排気ガスが排気パイプからテールパイプ内に流れる領域においてある程度のイジェクター効果が生じる。このイジェクター効果、即ち、イジェクター作用は周囲の空気に伝わり、環状の間隙はテールパイプを通して周囲の大気に出る排気ガスによって混入される。

本発明の目的は、従来のものに比較してより効率的なエンジン室の排気を可能とする方法と作業機械を提供することにある。

この方法と作業機械は、イジェクター効果をエンジン室から空気を排気するために使用する原理が従来技術に比べてより効率的に使用できるようにするものでなければならない。

特に、本発明は、実際の応用において、エンジン室内において比較的小さいスペースをとるだけであり、閉じられた、或いは少なくとも実質的に閉じられたエンジン室を排気する問題を頑強に、また信頼できる方法と作業機械を提案するものである。

本発明の主たる目的は、導入部によって定義される方法によって達成され、この方法は、排気ガスによって生じるイジェクト効果により空気がエンジン室から排気ガスによって運び出されるように、空気は排出ダクトの中央に必然的に導入され、排気ガスは排気ダクトの外側、即ち、空気の周囲の半径方向外側に導かれることを特徴とする。

従来技術のように、そこから排気ガスが排出ダクトに導かれる排気パイプを囲む環状の間隙に空気を導入する代わりに、好ましくは、エンジンフードから突出するテールパイプによって形成される、排出ダクトの中央部に空気を導入することは、より強いイジェクター効果を与える。従来技術と比較して、与えられる排気ガス量によって大量の空気が運ばれる。

本発明の好ましい実施例によれば、空気は、好ましくはターボユニット又はエンジンマニホルドに正対する、エンジン室内の極めて高温及び／又は温度感応位置近傍の排出ダクト内に、導かれる。このことは、換気が最も必要とされるエンジン室内の場所から空気が引き出されることを意味する。

本発明の目的は、また、導入部によって定義される作業機械により達成され、それは、空気取入れ口は、排気ガスを排出する排出ダクトの中央部に空気を必然的に案内するエアバッフルを備え、排気ガスが空気に作用するイジェクター効果により、空気が排気ガスによってエンジン室から送出されるようにしていることを特徴としている。

本発明の好ましい実施例によれば、エアバッフルエレメントは、排出ダクト内に必然的に同心的に延びるパイプを有する。パイプという用語はその意味する通りとみなされる必要があるが、それは、非常に短いパイプ又は通路を含んでいる。パイプは壁の厚さが変化してもよく、また、内外の径が長さにわたって変わってもよい。

エアバッフルエレメントは、好ましくはエアバッフルダクトを形成し、その断面は排出ダクトに開口する点に向けて縮小している。このことは、エアバッフルエレメントは漏斗形状をなしていることを意味する。このようにして、空気は効率的に排出ダクト内に送出される。

本装置は、エアバッフルエレメントが空気を案内している排出ダクトの一部における環状間隙に沿って排気ガスを案内する手段を有利に持っている。換言すれば、これらの手段の機能は、排気ガスを、それがエアバッフルエレメントからの空気と共に大きい体積に膨張することを許す排出ダクトの部分より前にある排出ダクトの間隙内を流れるように向けさせることである。その間隙はエアバッフルエレメントの半径方向の外側に位置している必要がある。このケースにおいては、周方向には連続している必要がないが、連続していることが好ましい。その断面、即ち流れ領域は、排気ガスの流れに対する抵抗がエンジンを閉塞する危険にさらすほど大きくならないように大きくする必要がある。しかしながら、その領域は、排気ガスの速度が遅くなり、ガスが排出ダクト内で膨張することが許容されるときにイジェクト効果が不十分となるので、大き過ぎてはならない。排出ダクトは前記の間隙の断面積より十分に大きい断面積を持ち、好ましくはエアバッフルダクトの入口と前記間隙の合計に等しい断面領域を持つ。

排気ガスを環状間隙に沿って向かわせる手段は、好ましくは、エアバッフルエレメントの周面からなる。

内部にエアバッフルエレメントが延びている排出ダクトは壁によって画成され、この壁は、前記壁とエアバッフルエレメントが互いにオーバーラップする領域において、エアバッフルエレメントの外面から一定の距離において延びている内面を有している。空気と排気ガスはこれにより平行な方向に共通な出口ダクトに向けて流れる。エアバッフルエレメントはエンジン室オリフィスから十分に遠くに延び、空気（及び排気ガス）がエンジン室内に前記エアバッフルエレメントのエアバッフルダクトを通して逆流することを防いでいる。排出ダクトの共通部分に流入するときの排気ガスと空気の流れ方向は、また、このような逆流を防止するように設計される。

本発明の好ましい実施例によれば、排気システムは、排気ガスがそこに接続された排気パイプを通して内部に導入され、また、エアバッフルエレメントが一方向から内部に突出し、また、エアバッフルエレメントが内部に開口する排出ダクトが反対方向に導出するチャンバーを有している。このチャンバーは収集チャンバーとして作用し、ここに排気ガスが収集され、チャンバーを通して排出ダクト内に突出するエアバッフルエレメントの全周に分配される。

更に、本発明の特徴と利点は、以下の好ましい実施例にと、他のクレームに記載される。

図１は作業機械１を示し、代表的には通常のホイールローダであるが、作動中に能動的な換気を必要とする実質的に閉じたエンジン室を持ついかなる作業機械であってもよい。

作業機械１は、エンジン室２、エンジン室内に設けられた内燃エンジン３、及びエンジン室２を周囲から隔離するエンジンフード又はケーシング４からなる。作業機械１は、更に、排気ガスをエンジン３から大気中に送り出すための排気システム５を有する。排気システム５は排気パイプ６と消音機７を備え、また、エンジンフード４から外部に延び、排出ダクト９を形成するテールパイプ８を備えている。排気パイプ６はエンジン３から消音機７を経てテールパイプ８まで延びている。

排気パイプ６は、必然的な円筒側壁１１とテールパイプに接続される環状の端壁１２と端壁に対向して位置する第２端壁１３により形成されるチャンバー１０内に開口している。テールパイプ８は第１端壁１２を通して下方に向けてチャンバー１０内に延びている。対向する端壁１３は開口１４を有し、そこからパイプと漏斗状のエアバッフルエレメント１５がチャンバー１０を通してテールパイプ８の内部に半径方向でオーバーラップするように上向きに延びている。間隙１６がテールパイプ８とエアバッフルエレメント１５の間に存在し、そこから排気ガスがチャンバー１０から排出ダクト９内に排出される。間隙１６は、オーバーラップする長さの全体に亘り一定であることが好ましい、即ち、テールパイプ８とエアバッフルエレメント１５のオーバーラップする少なくとも大部分において一定であることが好ましい。間隙１６は圧力が生じるように、また、好ましくは、内部で排気ガスの流速が加速されるように狭くされる。その全体の断面積は、排気ガスを間隙１６に送るライン即ちパイプ６内のダクトの断面積より小さくすることが好ましい。間隙１６の断面積は、エンジンが許容できるだけ、そこから出る排気ガスの流れがエンジン動作に干渉しない程度に制限された上で狭くされなければならない。最適のイジェクタ効果が、また、それにより、間隙１６が排出ダクト９内に開口する領域において達成される。間隙１６の幅（面積）はエンジンが与える排気ガス圧力と、排気システム５の他の要素、即ち、パイプライン６と消音機７、によって生じる背圧によって決定される。間隙１６の長さは、また、自然に背圧に影響を与える。ここに記載される設計構成と共に、間隙の幅は、したがって、エアバッフルエレメント１５のエアバッフルダクトの長さに依存し、空気がエンジン室に逆流しないようにする必要がある。

エアバッフルエレメント１５は第２の端壁１３からチャンバー１０内に延びる漏斗状又は逆円錐形状で形成される。エアバッフルエレメント１５は、結合される端壁１３と一体に形成されるのが好ましく、また、それ自体又は端壁１３と共に取り外し可能とするのが好ましい。このようにして、一つの同じチャンバー壁を持つ構造が他のエンジンにも使用することができ、異なるのは、異なる形状のエアバッフルエレメント（長さと幅に関しての相違）が、各ケースのエンジンからの排気ガスの量と排気システムの流量抵抗に応じてチャンバー壁の他の部分に結合されるだけとなる。

チャンバー１０、あるいは、より特定的には、これを形成する壁１１，１２、１３がエンジンフード４の内部、即ち、エンジン室２内に設けられる。例えば、エンジン室２内の熱に影響を受ける、即ち熱に敏感な要素の受けに直接に対向して設けることが有利である。マニホルドやターボユニットは、熱に影響を受ける要素の典型的な例である（図示せず）。

図５は本発明による他の実施例の装置を示し、ここでは、テールパイプ８が端壁１２に、チャンバー１０の内部に突出しないようにして連結されて端壁より延出する。このようにして、よりコンパクトなチャンバーの構成が得られる。エアバッフルエレメント１５は、チャンバー１０を通り、前述のように、テールパイプ８内に延びる。換言すると、この場合、エアバッフルエレメント１５はチャンバー１０内を貫通している。

本発明の多くの変形が、記述と図面に基づいて、クレームに記載される本発明の範囲を離れることなく当業者にとって明らかとなることは理解できるであろう。

例えば、エアバッフルエレメントは明らかに前述のものとは別の形状とすることができる。チャンバー１０は、必ずしも必要ではないが、何らかのかなり熱に影響される要素の上に配置されることが好ましい。エアバッフルエレメントへの入口はこのような要素の近傍の一部とされるべきである。チャンバーは、更に、エンジンフードの内部に置かれるのが好ましいが、エンジンフードの外部に置くこともできる。

本発明による作業機械の模式的側面断面図である。 図１の拡大断面詳細図である。 図２の詳細斜視図である。 図２に示された実施例の平面断面図である。 本発明の他の実施例の図２に対応する図である。

Claims (13)

1. 作業機械（１）のエンジン室（２）を換気する方法であって、エンジン室（２）に加え、エンジンフード（４）、エンジン室（２）内の内燃エンジン（３）及びエンジン（３）からエンジンフード（４）を経てエンジン室（２）外に延びる排気システム（５）を備え、前記排気システム（５）は、エンジン室（２）から排気システム（５）内に空気を取り入れ、前記空気を排気ガスと共に送出するための空気取入口が設けられ、空気がエンジン室（２）から排気ガスによって生じるイジェクター効果により排気ガスによって送出されるように、空気は排出ダクト（９）の中央に必然的に導入され、排気ガスは前記空気の外側の排出ダクト（９）に導入されることを特徴とする、作業機械（１）のエンジン室（２）を換気する方法。
2. 空気は、内燃エンジン（３）のターボユニットの近傍で、且つ好ましくはこれに直接に対向して排気ダクト内（９）に導入されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 空気は、内燃エンジン（３）のマニホルドの近傍で、且つ好ましくはこれに直接に対向して排気ダクト（９）内に導入されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. エンジン室（２）と、エンジンフード（４）と、エンジン室（２）内に配置される内燃エンジン（３）と、エンジン（３）からエンジン室（２）の外部にエンジンフード（４）を通して延び排気システム（５）とを備え、前記排気システム（５）は、エンジン室（２）から排気システム（５）内に空気を取り入れ、前記空気を排気ガスと共に送出するための空気取入口が設けられ、前記空気取入口は、空気を必然的に排出ダクト（９）の中央部に導入し、排気ガスが前記排出ダクト（９）内において空気に作用するイジェクター効果により、空気が排気ガスによってエンジン室（２）より送出されるようにしたエアバッフルエレメント（１５）を備えることを特徴とする作業機械。
5. エアバッフルエレメント（１５）は前記排出ダクト（９）内に必然的に同軸に延びるパイプからなることを特徴とする請求項４に記載の作業機械。
6. エアバッフルエレメント（１５）は、断面が排気ダクト（９）内に開口する点に向けて減少するエアバッフルダクトを形成することを特徴とする請求項４又は５に記載の作業機械。
7. 排気ガスをエアバッフルエレメント（１５）が空気を導入する排出ダクト（９）の部位における環状の間隙に沿って向かわせる手段を有することを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の作業機械。
8. 排気ガスを環状の間隙に沿って向かわせる手段はエアバッフルエレメント（１５）の外周面からなることを特徴とする請求項７に記載の作業機械。
9. エアバッフルエレメント（１５）が延びている排出ダクト（９）は、パイプ壁（８）とエアバッフルエレメント（１５）がオーバーラップする領域において、エアバッフルエレメント（１５）の外面から一定の距離を持って延びる内側周面を持つパイプ壁（８）によって画成されることを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載の作業機械。
10. 排気システム（５）は、排気ガスがそれに接続されている排気パイプ（６）を経て導入され、エアバッフルエレメント（１５）が一方向から突出し、内部にエアバッフルエレメント（１５）が開口する排出ダクト（９）が反対の方向に導出されるチャンバー（１５）を有することを特徴とする請求項４乃至９のいずれかに記載の作業機械。
11. エアバッフルエレメント（１５）は、内部の内燃エンジン（３）のターボユニッとに近接し、好ましくは直接に対向して開口していることを特徴とする請求項４乃至１０のいずれかに記載の作業機械。
12. エアバッフルエレメント（１５）は、内部の内燃エンジン（３）のマニホルドに近接し、好ましくは直接に対向して開口することを特徴とする請求項４乃至１１のいずれかに記載の作業機械。
13. エンジン室（２）は実質的に閉じられていることを特徴とする請求項４乃至１２のいずれかに記載の作業機械。

Images