JP2011012598A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内側ケース4,20,31は、外側ケース5,21,32の外周側にはみ出る接合フランジ25,26,40,41を介して、外側ケース5,21,32に連結する。フィルタ2,3、内側ケース4,20,31及び外側ケース5,21,32の組合せを複数組備える。両接合フランジ25,26(40,41)を一対の挟持フランジ51,52(53,54)にて挟持固定することによって、複数の外側ケース5,21,32を連結する。
【選択図】図25
Description
れているというものである。
まず、主として図1〜図5を参照しながら、コモンレール式のディーゼルエンジン70の全体構造について説明する。なお、以下の説明では、クランク軸線aと平行な両側部(クランク軸線aを挟んで両側の側部)を左右、フライホイールハウジング78設置側を前側、冷却ファン76設置側を後側と称して、これらを便宜的に、ディーゼルエンジン70における四方及び上下の位置関係の基準としている。
側部に吸気マニホールド73を、他側部に排気マニホールド71を備えている。実施形態では、シリンダヘッド72の左側面に吸気マニホールド73が配置されており、シリンダヘッド72の右側面に排気マニホールド71が配置されている。シリンダヘッド72は、クランク軸74とピストン(図示省略)が内蔵されたエンジンブロック75上に搭載されている。エンジンブロック75の前後両側面から、クランク軸74の前後先端側を突出させている。ディーゼルエンジン70におけるクランク軸線aと交差する一側部には、冷却ファン76が設けられている。実施形態では、エンジンブロック75の後側面側に冷却ファン76が位置している。クランク軸74の後端側からVベルト77を介して冷却ファン76に回転力を伝達するように構成されている。
タ92内で混合されたのち、コレクタ92内の混合ガスが吸気マニホールド73に供給される。すなわち、ディーゼルエンジン70から排気マニホールド71に排出された排気ガスの一部が、吸気マニホールド73からディーゼルエンジン70に還流されることによって、高負荷運転時の最高燃焼温度が下がり、ディーゼルエンジン70からのNOx(窒素酸化物)の排出量が低減されることになる。
DPF取付部80にボルト締結されている。つまり、上記したDPF1は、左右両ブラケット脚61,62とタービンケース101の排気ガス排出管103とにより、高剛性部材であるフライホイールハウジング78の上部に安定的に連結支持されている。
次に、図2、図7及び図8を参照しながら、コモンレールシステム117とディーゼルエンジン70の燃料系統構造を説明する。なお、図8では説明の便宜上、吸気マニホールド73に取り付けられるコレクタ92、EGRバルブ部材96等のEGR装置91の図示を省略している。図2、図7及び図8に示すように、ディーゼルエンジン70に設けられた4気筒分の各インジェクタ115に、燃料ポンプ116とコモンレールシステム117とを介して、燃料タンク118が接続されている。各インジェクタ115は、電磁開閉制御型の燃料噴射バルブ119を有している。コモンレールシステム117は、円筒状のコモンレール120(蓄圧室)を有している。
次に、主として図8〜図11を参照しながら、ディーゼルエンジン70の吸気系構造の詳細を説明する。ディーゼルエンジン70におけるクランク軸線aと平行な一側部(実施形態ではシリンダヘッド72の左側面)には、ディーゼルエンジン70の各気筒に向かう吸気ポート(図示省略)を開口させていると共に、これら各吸気ポートに新気及びEGRガスの混合ガスを分配するための吸気マニホールド73が取り付けられている(図8〜図10参照)。
マニホールド73の長手方向(前後方向)に沿って延びるように取り付けられている。従って、吸気マニホールド73とコレクタ92とは横並び状の配置関係に設定されている。
混合ガスを分配して、各気筒間のEGRガス量がばらつくのを格段に低減できる。その結果、黒煙の発生が抑制され、ディーゼルエンジン70の燃焼状態を良好に保ちながら、NOx量を低減できる。すなわち、特定の気筒で失火を招来することなく、EGRガスの還流による排気ガスの清浄化(クリーン化)を達成できるのである。
次に、主として図12〜図15を参照しながら、再循環排気ガス管95とEGRバルブ部材96との接続構造について説明する。図1、図2、図12及び図13に示すように、吸気マニホールド73の上方には、吸気マニホールド73へのEGRガスの供給量を調節するためのEGRバルブ部材96が配置されている。実施形態では、吸気マニホールド73の横方向外側(実施形態では左側)に位置するコレクタ92上に、EGRバルブ部材96が吸気マニホールド73の長手方向(クランク軸線aと平行な前後方向)に沿って延びた姿勢で配置されている。コレクタ92のバルブ用フランジ153に、EGRバルブ部材96における下向き開口状のEGRガス排出側がボルト締結されている。
る。このため、冷却風による中間継手162の温度上昇を抑制し、ひいてはその内部のEGRガス温度を低下できる。その結果、混合ガスの冷却に寄与して、混合ガスによるNOx量低減効果を適正な状態に維持し易くなるという効果を奏する。
記シリンダヘッド72上のヘッドカバー160との間は、冷却ファン76からの冷却風が通過する通風路161になっており、前記排気マニホールド71から延びる還流管路95の出口側を、平面視で前記通風路161寄りに位置するように前記EGRバルブ部材96に対してオフセットさせ、前記還流管路95の出口側と前記EGRバルブ部材96のEGRガス取入れ側とが中間継手162を介して連結されているから、前記中間継手162のうち前記通風路161寄りの部位には、前記冷却ファン76からの冷却風が当たることになる。このため、冷却風による前記中間継手162の温度上昇を抑制し、ひいてはその内部のEGRガス温度を低下できる。その結果、混合ガスの冷却に寄与して、混合ガスによるNOx量低減効果を適正な状態に維持し易くなるという効果を奏する。
次に、図8、図9、図13及び図16〜図19を参照しながら、コモンレールシステム117の配置構造の詳細について説明する。図8、図9、図13及び図16〜図19に示すように、エンジンブロック75における吸気マニホールド73側の左側面に、コモンレール120に高圧燃料を供給するための燃料ポンプ116が、吸気マニホールド73の下方で且つ冷却ファン76側に寄せた状態で配置されている。燃料ポンプ116は、燃料タンク118内の燃料を吸い込むためのフィードポンプ177と、フィードポンプ177による燃料吸込み量を調整するための調量弁178と、調量弁178を経由した燃料を加圧してコモンレール120に供給するためのプランジャ179とを備えている。クランク軸74の回転駆動によって、フィードポンプ177が駆動して燃料タンク118内の燃料が燃料フィルタ121を介して吸い込まれる。また、クランク軸74の回転駆動は、プランジャ179を往復駆動させ、調量弁178を経由した燃料を加圧してからコモンレール120に圧送する。
とプランジャ179の上部との間には、V字状のデッドスペース180が存在することになる。
管路92又は前記吸気マニホールド73の外形に沿わせて湾曲させているから、前記各燃料噴射管126の湾曲角度を前記中継管路92又は前記吸気マニホールド73の外形に沿わせることで大きく形成できる。このため、前記各インジェクタ115に供給される高圧燃料の配管抵抗を低減でき、前記エンジン70性能を向上できるという効果を奏する。
次に、図16、図20〜図22を参照しながら、気筒数の異なる複数のエンジン70,70′間でのコモンレールシステム117の配置態様について説明する。図16に示すディーゼルエンジン70は4気筒型のものであるのに対して、図20に示すディーゼルエンジン70′は3気筒型のものである。これらのディーゼルエンジン70,70′において目立つ相違点は、エンジンブロック75,75′及びシリンダヘッド72,72′のクランク軸線a方向の前後長さに関して、3気筒型のディーゼルエンジン70′のほうが1気筒少ない分だけ短くなっている点である。これに伴い、3気筒型のディーゼルエンジン70′の吸気マニホールド73′も、クランク軸線a方向の前後長さが4気筒型の場合より短くなっている。なお、以下の説明において、コモンレールシステム117の構成は、4気筒型の場合と3気筒型の場合とで基本的に共通するものなので、先に説明した4気筒型のときの符号をそのまま用いることとする。
場合と同じにした例を示している。この例では、コモンレール120における長手方向の他端部(後端部)がエンジンブロック75のフライホイール側の前面より外にはみ出すことになるが、4気筒型で用いられた第2、第3及び第4燃料噴射管126b,126c,126dと、高圧管123とが、共通部品として3気筒型でも使用されている。
次に、図6及び図23〜図28を参照しながら、排気ガス浄化装置の構造について説明する。図6及び図23〜図27に示す如く、排気ガス浄化装置としての連続再生式のディーゼルパティキュレートフィルタ1(DPF)を備えている。DPF1によって、排気ガス中の粒子状物質(PM)の除去に加え、排気ガス中の一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)を低減できる。
とフィルタ側接合フランジ26とを突き合わせ、各外側ケース5,21の外周側を囲う一対の厚板状の中央挟持フランジ51,52にて、両接合フランジ25,26を排気ガス移動方向の両側から挟持し、ボルト27及びナット28にて、両中央挟持フランジ51,52を両接合フランジ25,26ごと締結することにより、触媒外側ケース5とフィルタ外側ケース21とが連結される。なお、触媒内側ケース4における円筒形の小径筒部4aの直径寸法と、円筒形のフィルタ内側ケース20の直径寸法とが略同一寸法である。また、円筒形の触媒外側ケース5の直径寸法と、円筒形のフィルタ外側ケース21の直径寸法とが略同一寸法である。
膨張室45になっている。
1(52)の各ボルト締結部56に対応するボルト孔56が貫通形成されている。
に連結支持されることになる。
なお、本願発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、様々な態様に具体化で
きる。例えば本願発明に係るエンジンは、例えばコンバイン、トラクタ等の農作業機や、バックホウ、フォークリフトカー等の特殊作業用車両のような各種車両に対して広く適用できる。また、本願発明における各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
1 DPF
2 ディーゼル酸化触媒
3 スートフィルタ
4,20,31 内側ケース
5,21,32 外側ケース
25,26,40,41 接合フランジ
51,52,53,54 挟持フランジ
51a,51b,52a,52b,53a,53b,54a,54b ユニット
55,57 ボルト締結部
56,58 ボルト孔
59 支持体締結部
60 DPFケーシング
61,62 ブラケット脚
70 ディーゼルエンジン
71 排気マニホールド
73 吸気マニホールド
74 クランク軸
75 エンジンブロック
76 冷却ファン
78 フライホイールハウジング
Claims (4)
- エンジンが排出した排気ガスを浄化するフィルタと、前記フィルタを内蔵する内側ケースと、前記内側ケースを内蔵する外側ケースとを有している排気ガス浄化装置であって、
前記内側ケースは、前記外側ケースの外周側にはみ出る接合フランジを介して、前記外側ケースに連結されており、前記フィルタ、前記内側ケース及び前記外側ケースの組合せを複数組備えており、前記両接合フランジを一対の挟持フランジにて挟持固定することによって、前記複数の外側ケースが連結されている、
排気ガス浄化装置。 - 前記挟持フランジの少なくとも1つに、前記外側ケースを前記エンジンに支持させるための支持体が締結されている、
請求項1に記載した排気ガス浄化装置。 - 前記各挟持フランジには複数のボルト締結部が設けられており、前記支持体が締結される前記挟持フランジには、隣り合う前記ボルト締結部の間に、前記支持体締結部が設けられている、
請求項2に記載した排気ガス浄化装置。 - 前記各挟持フランジは、前記外側ケースの周方向に複数に分割されたユニットからなり、前記複数のユニットにて前記外側ケースの外周側を囲うように構成されている、
請求項1〜3のうちいずれかに記載した排気ガス浄化装置。
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