JP2012219624A - Construction machine - Google Patents

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exhaust
exhaust gas
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Withdrawn
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JP2011082658A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Azuma
宏行 東
Tsuyoshi Nakamura
剛志 中村
Takahiro Kobayashi
敬弘 小林
Kensuke Sato
謙輔 佐藤
Original Assignee
Hitachi Constr Mach Co Ltd
日立建機株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve productivity and reduce manufacturing cost by efficiently arranging two exhaust gas posttreatment systems in a limited space around an engine.SOLUTION: A PM collecting device 16 is arranged so as to extend in a vertical direction, and an NOx purification device 19 is arranged so as to extend in a horizontal direction. Therefore, even if it is difficult to secure a large installation space only in the horizontal direction as in the surrounding of the engine 8, a small space extending in the vertical direction can be secured and the PM collecting device 16 can be arranged in this space. While, in a proximity of the PM collecting device 16, a small space extending in the horizontal direction can be secured and the NOx purification device 19 can be arranged in this space. Thus, the PM collecting device 16 and NOx purification device 19 can be easily arranged around the engine 8.

Description

本発明は、例えばエンジンの排気管に排気ガス後処理装置を備えた油圧ショベル等の建設機械に関する。   The present invention relates to a construction machine such as a hydraulic excavator provided with an exhaust gas aftertreatment device in an exhaust pipe of an engine, for example.
一般に、建設機械としての油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の前側に俯仰動可能に設けられた作業装置とにより構成されている。また、上部旋回体は、旋回フレームの前側にキャブ、燃料タンク、作動油タンク等を搭載し、旋回フレームの後部に油圧ポンプを駆動するためのエンジン、熱交換器等を搭載している。   In general, a hydraulic excavator as a construction machine is provided with a self-propelled lower traveling body, an upper revolving body that is turnably mounted on the lower traveling body, and a front-rear side of the upper revolving body that can be raised and lowered. And a work device. Further, the upper swing body has a cab, a fuel tank, a hydraulic oil tank, and the like mounted on the front side of the swing frame, and an engine, a heat exchanger, and the like for driving a hydraulic pump at the rear of the swing frame.
一方、油圧ショベルのエンジンには、一般的にディーゼルエンジンが用いられている。このディーゼルエンジンは、粒子状物質(PM:Particulate Matter)、窒素酸化物(NOx)等の有害物質を排出するとされている。そこで、油圧ショベルは、エンジンの排気ガス通路を形成する排気管に排気ガス後処理装置を設ける構成としている。この排気ガス後処理装置としては、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するPM捕集装置(通常、Diesel Particulate Filter、略してDPFとも呼ばれている)、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を浄化するNOx浄化装置等が知られている。   On the other hand, as a hydraulic excavator engine, a diesel engine is generally used. This diesel engine is supposed to discharge harmful substances such as particulate matter (PM) and nitrogen oxides (NOx). Therefore, the hydraulic excavator is configured such that an exhaust gas aftertreatment device is provided in an exhaust pipe that forms an exhaust gas passage of the engine. This exhaust gas aftertreatment device includes a PM collection device (usually also called Diesel Particulate Filter, abbreviated as DPF) for collecting particulate matter contained in the exhaust gas, and nitrogen oxide contained in the exhaust gas. A NOx purification device and the like for purifying (NOx) are known.
ここで、排気ガス後処理装置を構成するPM捕集装置とNOx浄化装置とを一直線状に配置した場合、エンジンの周囲に長尺な設置スペースが必要になってしまう。そこで、従来技術では、エンジンの周囲のように限られたスペースを有効に利用するために、排気ガス後処理装置を、第1の排気ガス後処理装置と第2の排気ガス後処理装置とに別け、2つの排気ガス後処理装置を水平面上に平行に並べて配置する構成が採用されている(例えば、特許文献1参照)。   Here, when the PM collection device and the NOx purification device constituting the exhaust gas aftertreatment device are arranged in a straight line, a long installation space is required around the engine. Therefore, in the prior art, in order to effectively use a limited space around the engine, the exhaust gas aftertreatment device is changed into a first exhaust gas aftertreatment device and a second exhaust gas aftertreatment device. Separately, a configuration is adopted in which two exhaust gas aftertreatment devices are arranged in parallel on a horizontal plane (see, for example, Patent Document 1).
しかし、エンジンの周囲に2つの排気ガス後処理装置を水平面上に平行に並べて配置できるようなスペースを確保するのは困難である。そこで、他の従来技術によるものでは、カウンタウエイトの一部を切欠いて新たなスペースを形成し、このスペースにいずれか一方の排気ガス後処理装置を配置する構成としている(例えば、特許文献2参照)。   However, it is difficult to secure a space in which two exhaust gas aftertreatment devices can be arranged in parallel on a horizontal plane around the engine. Therefore, according to another conventional technique, a part of the counterweight is notched to form a new space, and either one of the exhaust gas aftertreatment devices is disposed in this space (for example, see Patent Document 2). ).
特開2009−85064号公報JP 2009-85064 A 特開2008−156835号公報JP 2008-156835 A
ところで、上述した各特許文献によるものでは、2つの排気ガス後処理装置を水平面上で平行に並べて配置したり、L字状に配置したりしている。この場合、エンジンの周囲には、前述したように2つの排気ガス後処理装置を水平方向に配置するための大きな設置スペースが必要になるという問題がある。   By the way, according to each patent document mentioned above, two exhaust gas aftertreatment devices are arranged in parallel on a horizontal plane, or arranged in an L shape. In this case, there is a problem that a large installation space is required around the engine to arrange the two exhaust gas aftertreatment devices in the horizontal direction as described above.
そこで、特許文献2のように、カウンタウエイトに加工を施して、排気ガス後処理装置を配置するためのスペースを確保することが考えられる。しかし、この場合には、カウンタウエイトの加工作業に多くの手間を要してしまうから、生産性の低下や製造コストの上昇を招いてしまうという問題がある。   Therefore, as in Patent Document 2, it is conceivable to process the counterweight to secure a space for arranging the exhaust gas aftertreatment device. However, in this case, since much work is required for the processing work of the counterweight, there is a problem that the productivity is lowered and the manufacturing cost is increased.
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、エンジンの周囲の限られたスペースに2つの排気ガス後処理装置を効率よく配置でき、生産性の向上、製造コストの低減を図ることができるようにした建設機械を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to efficiently arrange two exhaust gas aftertreatment devices in a limited space around the engine, thereby improving productivity and manufacturing. An object of the present invention is to provide a construction machine capable of reducing the cost.
本発明による建設機械は、自走可能な車体と、該車体に搭載され排気口を有するエンジンと、該エンジンの排気口に接続された第1の排気管と、該第1の排気管の出口側に設けられた第1の排気ガス後処理装置と、該第1の排気ガス後処理装置の排気口に接続された第2の排気管と、該第2の排気管の出口側に設けられた第2の排気ガス後処理装置とを備えてなる。   A construction machine according to the present invention includes a self-propelled vehicle body, an engine mounted on the vehicle body and having an exhaust port, a first exhaust pipe connected to the exhaust port of the engine, and an outlet of the first exhaust pipe. A first exhaust gas aftertreatment device provided on the side, a second exhaust pipe connected to an exhaust port of the first exhaust gas aftertreatment device, and an outlet side of the second exhaust pipe. And a second exhaust gas aftertreatment device.
そして、上述した課題を解決するために、請求項1の発明が採用する構成の特徴は、前記第1の排気ガス後処理装置と第2の排気ガス後処理装置のうち一方の排気ガス後処理装置は、その軸線が鉛直方向に延びるように配置し、前記第1の排気ガス後処理装置と第2の排気ガス後処理装置のうち他方の排気ガス後処理装置は、その軸線が水平方向に延びるように配置する構成としたことにある。   In order to solve the above-mentioned problem, the feature of the configuration of the invention of claim 1 is that one of the first exhaust gas aftertreatment device and the second exhaust gas aftertreatment device is an exhaust gas aftertreatment. The apparatus is arranged such that its axis extends in the vertical direction, and the other exhaust gas aftertreatment device of the first exhaust gas aftertreatment device and the second exhaust gas aftertreatment device has its axis in the horizontal direction. The configuration is such that they extend.
請求項2の発明は、前記第1の排気管と第2の排気管のうち少なくとも一方の排気管には、当該排気管の入口側と出口側との相対的な変位を吸収するためのベローズ管を設ける構成としたことにある。   According to a second aspect of the present invention, at least one of the first exhaust pipe and the second exhaust pipe has a bellows for absorbing relative displacement between the inlet side and the outlet side of the exhaust pipe. The configuration is such that a tube is provided.
請求項3の発明は、前記第1の排気ガス後処理装置は前記排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するPM捕集装置であり、前記第2の排気ガス後処理装置は前記排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化するNOx浄化装置であり、前記PM捕集装置と前記NOx浄化装置を接続する前記第2の排気管には、尿素水溶液を噴射する尿素水噴射ノズルを設ける構成としたことにある。   According to a third aspect of the present invention, the first exhaust gas aftertreatment device is a PM collection device for collecting particulate matter contained in the exhaust gas, and the second exhaust gas aftertreatment device is the exhaust gas. A NOx purification device for purifying nitrogen oxides contained in the exhaust gas, and a configuration in which a urea water injection nozzle for injecting a urea aqueous solution is provided in the second exhaust pipe connecting the PM collection device and the NOx purification device; It is to have done.
請求項1の発明によれば、エンジンの周囲には、例えば水平方向だけに大きな設置スペースを確保するのは困難である。このような場合でも、エンジンの周囲のスペースのうち、鉛直方向に形成されたスペースには、一方の排気ガス後処理装置を鉛直方向に沿って配置することができる。また、水平方向に形成されたスペースには、他方の排気ガス後処理装置を水平方向に沿って配置することができる。従って、2つの排気ガス後処理装置は、鉛直方向や水平方向に形成された僅かなスペースを利用することにより、エンジンの周囲に配置することができる。   According to the invention of claim 1, it is difficult to secure a large installation space only in the horizontal direction, for example, around the engine. Even in such a case, one exhaust gas aftertreatment device can be arranged in the vertical direction in a space formed in the vertical direction among the spaces around the engine. In the space formed in the horizontal direction, the other exhaust gas aftertreatment device can be arranged along the horizontal direction. Therefore, the two exhaust gas aftertreatment devices can be arranged around the engine by utilizing a small space formed in the vertical direction or the horizontal direction.
この結果、エンジンの周囲のように構造物に囲まれてスペースが限られている場合でも、2つの排気ガス後処理装置は、周囲の構造物に特別な加工を施すことなく、それぞれの排気ガス後処理装置を配置する向きをスペースに合わせて変えることで、効率よく配置することができる。これにより、生産性の向上、製造コストの低減等を図ることができる。   As a result, even if the space is limited by being surrounded by structures, such as around the engine, the two exhaust gas aftertreatment devices can perform the respective exhaust gas without any special processing on the surrounding structures. By changing the direction in which the post-processing device is arranged according to the space, it can be arranged efficiently. Thereby, improvement of productivity, reduction of manufacturing cost, etc. can be aimed at.
請求項2の発明によれば、エンジンと第1の排気ガス後処理装置との間に相対的な変位(振動)が生じた場合や、第1の排気ガス後処理装置と第2の排気ガス後処理装置との間に相対的な変位が生じた場合には、排気管に設けたベローズ管がこれらの変位を吸収することができる。これにより、各排気ガス後処理装置は、車体側、エンジン側のいずれにも自由に取付けることができる。   According to the second aspect of the present invention, when a relative displacement (vibration) occurs between the engine and the first exhaust gas aftertreatment device, or when the first exhaust gas aftertreatment device and the second exhaust gas exist. When relative displacement occurs between the post-processing apparatus and the bellows pipe provided in the exhaust pipe, these displacements can be absorbed. Thereby, each exhaust gas aftertreatment device can be freely attached to either the vehicle body side or the engine side.
請求項3の発明によれば、第1の排気ガス後処理装置として設けられたPM捕集装置は、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集することができる。また、尿素水噴射ノズルは、第2の排気管に尿素水溶液を噴射することができ、第2の排気ガス後処理装置として設けられたNOx浄化装置は、排気ガスを尿素水溶液から生成されたアンモニアにより選択的に還元反応させることにより、窒素と水に分解することができ、排気ガス中の有害物質を取除いて清浄化することができる。   According to the invention of claim 3, the PM collection device provided as the first exhaust gas aftertreatment device can collect the particulate matter contained in the exhaust gas. Further, the urea water injection nozzle can inject the urea aqueous solution into the second exhaust pipe, and the NOx purification device provided as the second exhaust gas aftertreatment device uses the ammonia generated from the urea aqueous solution as the exhaust gas. Can be decomposed into nitrogen and water by the selective reduction reaction, and can be cleaned by removing harmful substances in the exhaust gas.
本発明の第1の実施の形態に係る油圧ショベルを示す正面図である。1 is a front view showing a hydraulic excavator according to a first embodiment of the present invention. 上部旋回体を建屋カバーを省略した状態で示す拡大平面図である。It is an enlarged plan view which shows an upper revolving body in the state which omitted the building cover. 旋回フレーム、エンジン、各排気ガス後処理装置等を示す要部拡大の斜視図である。It is a perspective view of the principal part expansion which shows a turning frame, an engine, each exhaust-gas aftertreatment apparatus, etc. 図3中の過給機、各排気管、各排気ガス後処理装置、尿素水噴射ノズル等を拡大して示す斜視図である。FIG. 4 is an enlarged perspective view showing a supercharger, exhaust pipes, exhaust gas aftertreatment devices, urea water injection nozzles, and the like in FIG. 3. 本発明の第2の実施の形態による旋回フレーム、エンジン、各排気ガス後処理装置等を示す要部拡大の斜視図である。It is a perspective view of the principal part expansion which shows the turning frame by the 2nd Embodiment of this invention, an engine, each exhaust-gas aftertreatment apparatus, etc. FIG. 図5中の過給機、各排気管、各排気ガス後処理装置、尿素水噴射ノズル等を拡大して示す斜視図である。FIG. 6 is an enlarged perspective view showing a supercharger, exhaust pipes, exhaust gas aftertreatment devices, urea water injection nozzles, and the like in FIG. 5. 本発明の変形例による旋回フレーム、エンジン、各排気ガス後処理装置等を示す要部拡大の斜視図である。It is a perspective view of the principal part expansion which shows the turning flame | frame, engine, each exhaust-gas aftertreatment apparatus, etc. by the modification of this invention.
以下、本発明の実施の形態に係る建設機械の代表例として、過給機を備えたエンジンを搭載した油圧ショベルを例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。   Hereinafter, as a representative example of a construction machine according to an embodiment of the present invention, a hydraulic excavator equipped with an engine equipped with a supercharger will be taken as an example and described in detail with reference to the accompanying drawings.
まず、図1ないし図4は本発明の第1の実施の形態を示している。図1において、1は建設機械としてのクローラ式の油圧ショベルを示している。この油圧ショベル1は、自走可能なクローラ式の下部走行体2と、該下部走行体2上に旋回可能に搭載され、該下部走行体2と共に車体を構成する上部旋回体3と、該上部旋回体3の前,後方向の前側に俯仰動可能に設けられ土砂の掘削作業等を行う作業装置4とにより大略構成されている。   First, FIG. 1 to FIG. 4 show a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a crawler hydraulic excavator as a construction machine. The hydraulic excavator 1 includes a self-propelled crawler-type lower traveling body 2, a swivel mounted on the lower traveling body 2, an upper revolving body 3 that forms a vehicle body with the lower traveling body 2, and the upper It is generally constituted by a working device 4 that is provided in front of the revolving structure 3 and on the front side in the rearward direction so as to be able to move up and down and that performs excavation work of earth and sand.
5は上部旋回体3の支持構造体を形成する旋回フレームで、該旋回フレーム5は、図2に示すように、前,後方向に延びる厚肉な鋼板等からなる底板5Aと、該底板5A上に立設され、左,右方向に所定の間隔をもって前,後方向に延びた左縦板5B,右縦板5Cと、該各縦板5B,5Cの左,右方向に間隔をもって配置され、前,後方向に延びた左サイドフレーム5D,右サイドフレーム5Eと、前記底板5A、各縦板5B,5Cから左,右方向に張出し、その先端部に左,右のサイドフレーム5D,5Eを支持する複数本の張出しビーム5Fとにより大略構成されている。   Reference numeral 5 denotes a revolving frame that forms a support structure for the upper revolving structure 3. As shown in FIG. 2, the revolving frame 5 includes a bottom plate 5A made of a thick steel plate or the like extending in the front and rear directions, and the bottom plate 5A. The left vertical plate 5B and the right vertical plate 5C are erected on the left and right and extend in the front and rear directions with a predetermined interval, and are arranged in the left and right directions of the vertical plates 5B and 5C. The left and right side frames 5D and 5E extend left and right from the left and right side frames 5D and 5E, and the bottom plate 5A and the vertical plates 5B and 5C. And a plurality of overhanging beams 5F that support the beam.
そして、旋回フレーム5の前側には、左,右の縦板5B,5C間に位置して作業装置4が俯仰動可能に取付けられ、旋回フレーム5の後側には、後述のカウンタウエイト7、エンジン8等が設けられている。   A working device 4 is mounted on the front side of the swivel frame 5 so as to be able to move up and down and is positioned between the left and right vertical plates 5B and 5C. An engine 8 or the like is provided.
6は旋回フレーム5の左前側に搭載されたキャブ(図1参照)で、該キャブ6は、オペレータが搭乗するもので、その内部にはオペレータが着座する運転席、走行用の操作レバー、作業用の操作レバー等(いずれも図示せず)が配設されている。   Reference numeral 6 denotes a cab (see FIG. 1) mounted on the left front side of the revolving frame 5. The cab 6 is carried by an operator, and a driver's seat on which the operator is seated, an operating lever for traveling, work An operation lever for use (not shown) is provided.
7は旋回フレーム5の後端部に取付けられたカウンタウエイトで、該カウンタウエイト7は、作業装置4との重量バランスをとるものである。また、カウンタウエイト7は、図2に示すように、前面が平坦に形成され、後面側が湾曲するように突出している。   Reference numeral 7 denotes a counterweight attached to the rear end portion of the revolving frame 5, and the counterweight 7 balances the weight with the work device 4. Moreover, as shown in FIG. 2, the counterweight 7 is formed so that the front surface is flat and the rear surface side is curved.
8は旋回フレーム5の後側に設けられたエンジンで、該エンジン8は、左,右方向に延在する横置き状態で搭載されている。また、エンジン8の左側には、後述の熱交換器10に冷却風を供給するための冷却ファン8Aが設けられている。一方、エンジン8の右側には、後述の油圧ポンプ11が取付けられている。さらに、エンジン8の前側の上部には、エキゾーストマニホールド8Bに接続して後述の過給機9が設けられている。そして、エンジン8は、例えば4個の防振マウント8C(図3中に1個のみ図示)を介して旋回フレーム5に防振状態で支持されている。   Reference numeral 8 denotes an engine provided on the rear side of the revolving frame 5, and the engine 8 is mounted in a horizontally placed state extending in the left and right directions. A cooling fan 8 </ b> A for supplying cooling air to a heat exchanger 10 described later is provided on the left side of the engine 8. On the other hand, a hydraulic pump 11 described later is attached to the right side of the engine 8. Further, a supercharger 9 to be described later is provided on the upper front side of the engine 8 so as to be connected to the exhaust manifold 8B. The engine 8 is supported on the revolving frame 5 in a vibration-proof state via, for example, four vibration-proof mounts 8C (only one is shown in FIG. 3).
9はエンジン8を構成する過給機(ターボチャージャ)で、該過給機9は、例えばエンジン8の前側に位置してエキゾーストマニホールド8Bに一体的に取付けられている。これにより、過給機9は、エンジン8と同じ振動系統となっている。過給機9は、左,右方向の右側に向けて排気口9Aが開口している。この排気口9Aは、エンジン8からの排気ガスを排出するもので、排気口9Aには、後述する第1の排気管15が接続されている。   Reference numeral 9 denotes a supercharger (turbocharger) constituting the engine 8, and the supercharger 9 is located on the front side of the engine 8, for example, and is integrally attached to the exhaust manifold 8B. Thereby, the supercharger 9 has the same vibration system as the engine 8. The supercharger 9 has an exhaust port 9A that opens to the right in the left and right directions. The exhaust port 9A discharges exhaust gas from the engine 8, and a first exhaust pipe 15 to be described later is connected to the exhaust port 9A.
10はエンジン8の左側に配設された熱交換器で、該熱交換器10は、エンジン8の冷却ファン8Aに対面して設けられている。ここで、熱交換器10は、例えばエンジン冷却水を冷却するラジエータ、作動油を冷却するオイルクーラ、エンジン8が吸込む空気を冷却するインタクーラ等により構成されている。   Reference numeral 10 denotes a heat exchanger disposed on the left side of the engine 8, and the heat exchanger 10 is provided to face the cooling fan 8 </ b> A of the engine 8. Here, the heat exchanger 10 includes, for example, a radiator that cools engine cooling water, an oil cooler that cools hydraulic oil, an intercooler that cools air taken in by the engine 8, and the like.
11はエンジン8のポンプ取付部に取付けられた油圧ポンプで、該油圧ポンプ11は、エンジン8によって駆動されることにより、後述の作動油タンク12から供給される作動油を、圧油として制御弁装置(図示せず)に向けて吐出するものである。   Reference numeral 11 denotes a hydraulic pump attached to a pump mounting portion of the engine 8, and the hydraulic pump 11 is driven by the engine 8 to control hydraulic oil supplied from a hydraulic oil tank 12 described later as pressure oil. It discharges toward an apparatus (not shown).
ここで、エンジン8の周囲の環境について述べる。エンジン8は、カウンタウエイト7と作動油タンク12、ユーティリティ室(図示せず)等との間に挟まれ、該エンジン8の周囲には、熱交換器10、油圧ポンプ11等が配置され、これらに接続される多くのホースも配置されている。従って、エンジン8の周囲には、例えば水平方向に大きなスペースを確保することが困難であり、鉛直方向や水平方向に延びる小さなスペースを確保できる程度である。   Here, the environment around the engine 8 will be described. The engine 8 is sandwiched between a counterweight 7, a hydraulic oil tank 12, a utility chamber (not shown) and the like, and a heat exchanger 10, a hydraulic pump 11, and the like are disposed around the engine 8. Many hoses connected to are also arranged. Therefore, for example, it is difficult to secure a large space around the engine 8 in the horizontal direction, for example, so that a small space extending in the vertical direction or the horizontal direction can be secured.
12は油圧ポンプ11の前側に位置して旋回フレーム5の右側に設けられた作動油タンク(図2参照)で、該作動油タンク12は、下部走行体2、作業装置4等に設けられたアクチュエータを駆動するための作動油を貯えるものである。また、13は作動油タンク12の前側に位置して旋回フレーム5に設けられた燃料タンクを示している。   Reference numeral 12 denotes a hydraulic oil tank (see FIG. 2) provided on the right side of the revolving frame 5 and positioned on the front side of the hydraulic pump 11. The hydraulic oil tank 12 is provided in the lower traveling body 2, the work device 4, and the like. The hydraulic oil for driving the actuator is stored. Reference numeral 13 denotes a fuel tank provided on the revolving frame 5 located on the front side of the hydraulic oil tank 12.
14はエンジン8、熱交換器10、後述の排気ガス後処理装置22等を上方から閉塞する建屋カバーで、該建屋カバー14は、キャブ6とカウンタウエイト7との間に位置して旋回フレーム5上に設けられている。そして、建屋カバー14は、熱交換器10等の左側を覆う左側面カバー部(図示せず)と、油圧ポンプ11等の右側を覆う右側面カバー部14Aと、各側面カバー部14Aの上側に位置してエンジン8等の上側を覆う上面カバー部14Bとにより大略構成されている。また、上面カバー部14B上には、エンジン8等のメンテナンス作業を行うときに開閉されるエンジンカバー部14Cが設けられている。   Reference numeral 14 denotes a building cover for closing the engine 8, the heat exchanger 10, an exhaust gas aftertreatment device 22 and the like, which will be described later, from above. It is provided above. The building cover 14 includes a left side cover part (not shown) that covers the left side of the heat exchanger 10 and the like, a right side cover part 14A that covers the right side of the hydraulic pump 11 and the like, and an upper side of each side cover part 14A. The upper surface cover part 14B which is located and covers the upper side of the engine 8 or the like is roughly constituted. An engine cover portion 14C that is opened and closed when maintenance work is performed on the engine 8 or the like is provided on the upper surface cover portion 14B.
次に、エンジン8が排出する排気ガスを上部旋回体3の外部に排出するための構成について説明する。   Next, a configuration for discharging the exhaust gas discharged from the engine 8 to the outside of the upper swing body 3 will be described.
15はエンジン8を構成する過給機9の排気口9Aに接続された第1の排気管を示している。この第1の排気管15は、高温の排気ガスが流通するものであり、金属製の配管として形成されている。第1の排気管15は、図3、図4に示すように、過給機9側に位置してエンジン8に沿うように水平方向に延びた上流管部15Aと、該上流管部15Aの下流側端部から屈曲して下側に延びた中間管部15Bと、該中間管部15Bの下流側端部となる下端部から屈曲して前記上流管部15Aと反対側に延びた下流管部15Cとからクランク状に形成されている。そして、第1の排気管15は、上流管部15Aの上流側端部が過給機9の排気口9Aに接続され、下流管部15Cの下流側端部が後述するPM捕集装置16の給気口16Bに接続されている。   Reference numeral 15 denotes a first exhaust pipe connected to the exhaust port 9 </ b> A of the supercharger 9 constituting the engine 8. The first exhaust pipe 15 circulates high-temperature exhaust gas, and is formed as a metal pipe. As shown in FIGS. 3 and 4, the first exhaust pipe 15 is located on the supercharger 9 side and extends in the horizontal direction along the engine 8. An intermediate pipe portion 15B that is bent from the downstream end portion and extends downward, and a downstream pipe that is bent from the lower end portion that is the downstream end portion of the intermediate pipe portion 15B and extends to the opposite side of the upstream pipe portion 15A. It is formed in a crank shape from the portion 15C. And as for the 1st exhaust pipe 15, the upstream edge part of 15 A of upstream pipe parts is connected to the exhaust port 9A of the supercharger 9, and the downstream edge part of 15 C of downstream pipe parts of PM collection apparatus 16 mentioned later It is connected to the air supply port 16B.
一方、鉛直方向(上,下方向)に延びた中間管部15Bの途中部分は、蛇腹形状のベローズ管15Dとなっている。このベローズ管15Dは、前,後方向、左,右方向に曲げ変形することにより、上流管部15Aと下流管部15Cとの間、即ち、過給機9とPM捕集装置16との間の前,後方向、左,右方向の相対的な変位(振動)を吸収することができる。これにより、エンジン8と振動系統が異なる旋回フレーム5側にPM捕集装置16を取付けることができる。   On the other hand, an intermediate portion of the intermediate tube portion 15B extending in the vertical direction (upward and downward) is a bellows-shaped bellows tube 15D. The bellows pipe 15D is bent and deformed in the forward, backward, left, and right directions, so that it is between the upstream pipe section 15A and the downstream pipe section 15C, that is, between the supercharger 9 and the PM collection device 16. The relative displacement (vibration) in the front, back, left, and right directions can be absorbed. Thereby, PM collection device 16 can be attached to the revolving frame 5 side where the engine 8 and the vibration system are different.
16は第1の排気管15の出口側となる下流管部15Cに設けられた第1の排気ガス後処理装置としてのPM捕集装置(粒子状物質除去装置)である。このPM捕集装置16は、油圧ポンプ11の前側に配置され、上,下方向に延びるように旋回フレーム5の右縦板5Cに取付けられた取付台17にU字状の固定具17Aを用いて、軸線O1−O1が鉛直方向になるように固定されている。ここで、PM捕集装置16は、排気ガスに含まれる粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集して除去するものである。   Reference numeral 16 denotes a PM collection device (particulate matter removal device) as a first exhaust gas aftertreatment device provided in the downstream pipe portion 15C on the outlet side of the first exhaust pipe 15. This PM collection device 16 is disposed on the front side of the hydraulic pump 11 and uses a U-shaped fixture 17A on a mounting base 17 attached to the right vertical plate 5C of the swivel frame 5 so as to extend upward and downward. Thus, the axis O1-O1 is fixed in the vertical direction. Here, the PM collection device 16 collects and removes particulate matter (PM) contained in the exhaust gas.
PM捕集装置16は、円筒状容器として形成された筒状ケース16Aと、該筒状ケース16Aの上流側から径方向外向きに突出した筒状の給気口16Bと、筒状ケース16Aの下流側から径方向外向きに突出した筒状の排気口16Cと、前記筒状ケース16A内に収容されたPM捕集フィルタ16Dとにより大略構成されている。このPM捕集フィルタ16Dは、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集し、捕集した粒子状物質を燃焼させて除去するものである。   The PM collection device 16 includes a cylindrical case 16A formed as a cylindrical container, a cylindrical air supply port 16B protruding radially outward from the upstream side of the cylindrical case 16A, and a cylindrical case 16A. A cylindrical exhaust port 16C protruding radially outward from the downstream side and a PM collection filter 16D accommodated in the cylindrical case 16A are roughly configured. This PM collection filter 16D collects particulate matter contained in the exhaust gas, and burns and removes the collected particulate matter.
ここで、PM捕集装置16の取付構造について述べる。まず、エンジン8の右側で油圧ポンプ11の前側には、鉛直方向に延びるスペースを確保することができる。そこで、PM捕集装置16は、この鉛直方向のスペースを利用して配置することができる。即ち、PM捕集装置16は、上流側の給気口16Bを下側位置に第1の排気管15に向けて配置し、下流側の排気口16Cを上側位置に後述の第2の排気管18に向けて配置すると共に、円筒状容器からなる筒状ケース16Aの軸線O1−O1が鉛直方向、即ち、上,下方向となるように、該筒状ケース16Aを取付台17に沿って配置し、固定具17Aを用いて固定している。   Here, the mounting structure of the PM collection device 16 will be described. First, a space extending in the vertical direction can be secured on the right side of the engine 8 and on the front side of the hydraulic pump 11. Therefore, the PM collection device 16 can be arranged using this vertical space. That is, the PM trapping device 16 has an upstream air supply port 16B disposed at a lower position toward the first exhaust pipe 15, and a downstream exhaust port 16C disposed at an upper position, which will be described later. The cylindrical case 16A is arranged along the mounting base 17 so that the axis O1-O1 of the cylindrical case 16A made of a cylindrical container is in the vertical direction, that is, upward and downward. And it is fixed using the fixing tool 17A.
そして、下側の給気口16Bには、第1の排気管15の下流管部15Cの出口側が接続され、上側の排気口16Cには、後述する第2の排気管18を構成する上流管部18Aの入口側が接続されている。   The lower air supply port 16B is connected to the outlet side of the downstream pipe portion 15C of the first exhaust pipe 15, and the upper exhaust port 16C is an upstream pipe constituting a second exhaust pipe 18 to be described later. The inlet side of the portion 18A is connected.
18はPM捕集装置16の排気口16Cに接続された第2の排気管である。この第2の排気管18は、前述した第1の排気管15と同様に、高温の排気ガスが流通するものであり、金属製の配管として形成されている。第2の排気管18は、PM捕集装置16の上部において、筒状ケース16Aの径方向の外側(本実施の形態では左側に向け後側に傾斜)に延びた上流管部18Aと、該上流管部18Aの下流側端部から屈曲して後方に向けて延びた中間管部18Bと、該中間管部18Bの下流側端部から屈曲して右方に向けて延びた下流管部18Cとから形成されている。そして、第2の排気管18は、上流管部18Aの上流側端部がPM捕集装置16の排気口16Cに接続され、下流管部18Cの下流側端部が後述するNOx浄化装置19の給気口19Bに接続されている。   Reference numeral 18 denotes a second exhaust pipe connected to the exhaust port 16 </ b> C of the PM collection device 16. Like the first exhaust pipe 15 described above, the second exhaust pipe 18 circulates high-temperature exhaust gas, and is formed as a metal pipe. The second exhaust pipe 18 includes an upstream pipe portion 18A that extends outward in the radial direction of the cylindrical case 16A (inclined rearward toward the left side in the present embodiment) at the top of the PM collection device 16, and An intermediate pipe portion 18B that is bent from the downstream end portion of the upstream pipe portion 18A and extends rearward, and a downstream pipe portion 18C that is bent from the downstream end portion of the intermediate pipe portion 18B and extends rightward. And is formed from. The second exhaust pipe 18 has an upstream end portion of the upstream pipe portion 18A connected to the exhaust port 16C of the PM trapping device 16, and a downstream end portion of the downstream pipe portion 18C of the NOx purification device 19 described later. It is connected to the air supply port 19B.
一方、水平方向に延びた中間管部18Bの途中部分は、蛇腹形状のベローズ管18Dとなっている。このベローズ管18Dは、上,下方向、左,右方向に曲げ変形することにより、上流管部18Aと下流管部18Cとの間、即ち、PM捕集装置16とNOx浄化装置19との間の上,下方向、左,右方向の相対的な変位を吸収することができる。これにより、旋回フレーム5と振動系統が異なるエンジン8側にNOx浄化装置19を取付けることができる。   On the other hand, a middle portion of the intermediate pipe portion 18B extending in the horizontal direction is a bellows-shaped bellows pipe 18D. The bellows pipe 18D is bent and deformed in the upward, downward, left, and right directions, so that it is between the upstream pipe part 18A and the downstream pipe part 18C, that is, between the PM collection device 16 and the NOx purification device 19. The relative displacement in the up, down, left, and right directions can be absorbed. Thereby, the NOx purification device 19 can be attached to the engine 8 side having a different vibration system from the turning frame 5.
さらに、第2の排気管18は、後述するNOx浄化装置19の給気口19Bを、PM捕集装置16の排気口16Cから後方に離れた位置に配置することにより、中間管部18Bの管路長を長尺に形成することができる。このように、中間管部18Bを長尺な直線状管体として形成することで、後述の尿素水噴射ノズル21から第2の排気管18内に噴射される尿素水を該中間管部18B内で十分に拡散させることができる。   Further, the second exhaust pipe 18 is configured such that an air supply port 19B of the NOx purification device 19 described later is disposed at a position separated rearward from the exhaust port 16C of the PM collection device 16, thereby providing a pipe for the intermediate pipe portion 18B. The path length can be formed long. In this way, by forming the intermediate pipe portion 18B as a long straight tube body, urea water injected into the second exhaust pipe 18 from the urea water injection nozzle 21 described later can be contained in the intermediate pipe portion 18B. Can be sufficiently diffused.
19は第2の排気管18の出口側となる下流管部18Cに設けられた第2の排気ガス後処理装置としてのNOx浄化装置である。このNOx浄化装置19は、油圧ポンプ11の上側に配置され、エンジン8の右側部分に取付けられた取付台20にU字状の固定具20Aを用いて、軸線O2−O2が水平方向となるように固定されている。ここで、NOx浄化装置19は、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を窒素と水に分解して浄化するものである。   Reference numeral 19 denotes a NOx purification device as a second exhaust gas aftertreatment device provided in the downstream pipe portion 18C on the outlet side of the second exhaust pipe 18. This NOx purification device 19 is disposed above the hydraulic pump 11 and uses a U-shaped fixture 20A on a mounting base 20 attached to the right side portion of the engine 8 so that the axis O2-O2 is in the horizontal direction. It is fixed to. Here, the NOx purifying device 19 decomposes and purifies nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas into nitrogen and water.
NOx浄化装置19は、円筒状容器として形成された筒状ケース19Aと、該筒状ケース19Aの上流側から径方向外向きに突出した筒状の給気口19Bと、筒状ケース19Aの下流側から径方向外向きに突出した筒状の尾管19Cと、前記筒状ケース19A内に収容された浄化装置本体19Dとにより大略構成されている。   The NOx purification device 19 includes a cylindrical case 19A formed as a cylindrical container, a cylindrical air supply port 19B protruding radially outward from the upstream side of the cylindrical case 19A, and a downstream side of the cylindrical case 19A. A cylindrical tail tube 19C projecting radially outward from the side and a purification device body 19D accommodated in the cylindrical case 19A are roughly constituted.
筒状ケース19Aに収容される浄化装置本体19Dは、選択還元触媒等(図示せず)により構成されている。この選択還元触媒は、筒状ケース19A内に導入された排気ガスに含まれる窒素酸化物を、尿素水溶液から生成されたアンモニアにより選択的に還元反応させることにより、窒素と水に分解するものである。   The purifier main body 19D accommodated in the cylindrical case 19A is constituted by a selective reduction catalyst or the like (not shown). This selective reduction catalyst decomposes nitrogen oxides contained in the exhaust gas introduced into the cylindrical case 19A into nitrogen and water by selectively reducing reaction with ammonia generated from the urea aqueous solution. is there.
ここで、NOx浄化装置19の取付構造について述べる。まず、PM捕集装置16の近傍でエンジン8の周囲、例えばエンジン8の右側で油圧ポンプ11の上側には、水平方向に延びるスペースを確保することができる。そこで、NOx浄化装置19は、この水平方向のスペースを利用して配置することができる。これにより、NOx浄化装置19は、上流側の給気口19BをPM捕集装置16から離れた位置で横向きに配置し、下流側の尾管19CをPM捕集装置16に近い位置で上向きに配置すると共に、円筒状容器からなる筒状ケース19Aの軸線O2−O2が水平方向となるように、該筒状ケース19Aを取付台20に沿って配置し、固定具20Aを用いて固定している。そして、給気口19Bには、第2の排気管18の下流管部18Cの出口側が接続されている。   Here, the mounting structure of the NOx purification device 19 will be described. First, a space extending in the horizontal direction can be secured around the engine 8 in the vicinity of the PM collection device 16, for example, on the right side of the engine 8 and above the hydraulic pump 11. Therefore, the NOx purification device 19 can be arranged using this horizontal space. Thereby, the NOx purification device 19 arranges the upstream air supply port 19B laterally at a position away from the PM trapping device 16, and the downstream tail pipe 19C upwards at a location close to the PM trapping device 16. At the same time, the cylindrical case 19A is arranged along the mounting base 20 so that the axis O2-O2 of the cylindrical case 19A made of a cylindrical container is in the horizontal direction, and is fixed using the fixture 20A. Yes. The outlet side of the downstream pipe portion 18C of the second exhaust pipe 18 is connected to the air supply port 19B.
NOx浄化装置19は、その上流側の給気口19Bを、PM捕集装置16の排気口16Cと反対側に配置することにより、この給気口19BをPM捕集装置16の排気口16Cから離れた位置に配置することができる。これにより、第2の排気管18の長さ寸法を、PM捕集装置16の軸方向寸法と同等以上とすることができる。   The NOx purification device 19 arranges the upstream air supply port 19B on the side opposite to the exhaust port 16C of the PM trapping device 16, thereby connecting the air supply port 19B from the exhaust port 16C of the PM trapping device 16. It can be arranged at a distant position. Thereby, the length dimension of the second exhaust pipe 18 can be equal to or greater than the axial dimension of the PM collection device 16.
21は第2の排気管18の上流側に設けられた尿素水噴射ノズルで、該尿素水噴射ノズル21は、尿素水溶液タンク(図示せず)に貯溜された尿素水溶液を第2の排気管18内を流通する排気ガスに向けて噴射するものである。この場合、尿素水噴射ノズル21は、第2の排気管18のうち、長尺な直線状に形成された中間管部18Bの上流側位置、即ち、上流管部18Aと中間管部18Bとの角隅位置に設けている。これにより、尿素水噴射ノズル21を排気の流れ方向に向けて設けることができ、尿素水噴射ノズル21から噴射した尿素水は、長尺な直線状の中間管部18B内で十分に拡散させることができ、選択還元触媒による還元反応を効率よく行うことができる。   21 is a urea water injection nozzle provided on the upstream side of the second exhaust pipe 18, and the urea water injection nozzle 21 supplies a urea aqueous solution stored in a urea aqueous solution tank (not shown) to the second exhaust pipe 18. It injects toward the exhaust gas which distribute | circulates the inside. In this case, the urea water injection nozzle 21 is located at the upstream side position of the intermediate pipe portion 18B formed in a long straight shape in the second exhaust pipe 18, that is, between the upstream pipe portion 18A and the intermediate pipe portion 18B. It is provided at the corner position. Thereby, the urea water injection nozzle 21 can be provided in the flow direction of the exhaust gas, and the urea water injected from the urea water injection nozzle 21 is sufficiently diffused in the long straight intermediate pipe portion 18B. Therefore, the reduction reaction using the selective reduction catalyst can be performed efficiently.
第1の実施の形態による油圧ショベル1は上述の如き構成を有するもので、次に、その動作について説明する。   The hydraulic excavator 1 according to the first embodiment has the above-described configuration. Next, the operation thereof will be described.
まず、オペレータは、上部旋回体3のキャブ6に搭乗し、エンジン8を始動して油圧ポンプ11を駆動する。これにより、油圧ポンプ11からの圧油は、制御弁装置を介して各種アクチュエータに供給される。そして、キャブ6に搭乗したオペレータが走行用の操作レバー(図示せず)を操作したときには、下部走行体2を前進または後退させることができる。一方、作業用の操作レバー(図示せず)を操作することにより、作業装置4等を動作させて土砂の掘削作業等を行うことができる。   First, the operator gets on the cab 6 of the upper swing body 3, starts the engine 8, and drives the hydraulic pump 11. Thereby, the pressure oil from the hydraulic pump 11 is supplied to various actuators via the control valve device. And when the operator who boarded the cab 6 operated the operation lever (not shown) for driving | running | working, the lower traveling body 2 can be moved forward or backward. On the other hand, by operating a working operation lever (not shown), the work device 4 and the like can be operated to perform excavation work of earth and sand.
また、エンジン8の運転時に、エンジン8から排出される排気ガスは、第1の排気管15、PM捕集装置16、第2の排気管18、NOx浄化装置19を通じて大気中に排出される。このとき、排気ガスは、PM捕集装置16のPM捕集フィルタ16Dにより粒子状物質が除去されると共に、NOx浄化装置19の浄化装置本体19Dにより窒素酸化物が窒素と水に分解して浄化されてから、大気中に排出される。   Further, during operation of the engine 8, exhaust gas discharged from the engine 8 is discharged into the atmosphere through the first exhaust pipe 15, the PM collection device 16, the second exhaust pipe 18, and the NOx purification device 19. At this time, the particulate matter is removed from the exhaust gas by the PM collection filter 16D of the PM collection device 16, and the nitrogen oxide is decomposed into nitrogen and water by the purification device body 19D of the NOx purification device 19. And then discharged into the atmosphere.
さらに、油圧ショベル1の走行時、作業時には、振動系統が異なる旋回フレーム5とエンジン8との間で相対的な変位(振動)が発生する。この場合、エンジン8と旋回フレーム5側のPM捕集装置16との間の振動は、第1の排気管15に設けたベローズ管15Dにより吸収することができる。一方、旋回フレーム5側のPM捕集装置16とエンジン8側のNOx浄化装置19との間の振動は、第2の排気管18に設けたベローズ管18Dにより吸収することができる。   Further, when the excavator 1 is traveling or working, a relative displacement (vibration) occurs between the turning frame 5 and the engine 8 having different vibration systems. In this case, vibration between the engine 8 and the PM collection device 16 on the revolving frame 5 side can be absorbed by the bellows pipe 15 </ b> D provided in the first exhaust pipe 15. On the other hand, vibration between the PM trapping device 16 on the revolving frame 5 side and the NOx purification device 19 on the engine 8 side can be absorbed by a bellows pipe 18D provided in the second exhaust pipe 18.
かくして、第1の実施の形態によれば、PM捕集装置16は、筒状ケース16Aの軸線O1−O1が鉛直方向に延びるように配置し、NOx浄化装置19は、筒状ケース19Aの軸線O2−O2が水平方向に延びるように配置する構成としている。   Thus, according to the first embodiment, the PM trapping device 16 is arranged such that the axis O1-O1 of the cylindrical case 16A extends in the vertical direction, and the NOx purification device 19 is configured with the axis of the cylindrical case 19A. The arrangement is such that O2-O2 extends in the horizontal direction.
従って、エンジン8の周囲のように、水平方向だけに大きな設置スペースを確保するのが困難な場合でも、例えばエンジン8の右側で油圧ポンプ11の前側には、鉛直方向に延びる小さなスペースを確保することができる。そこで、この鉛直方向のスペースには、PM捕集装置16を配置することができる。一方、PM捕集装置16の近傍となるエンジン8の右側で油圧ポンプ11の上側には、水平方向に延びる小さなスペースを確保することができる。そこで、この水平方向のスペースには、NOx浄化装置19を配置することができる。   Therefore, even when it is difficult to secure a large installation space only in the horizontal direction, such as around the engine 8, for example, a small space extending in the vertical direction is secured on the right side of the engine 8 on the front side of the hydraulic pump 11. be able to. Therefore, the PM collection device 16 can be disposed in this vertical space. On the other hand, a small space extending in the horizontal direction can be secured on the right side of the engine 8 in the vicinity of the PM collecting device 16 and above the hydraulic pump 11. Therefore, the NOx purification device 19 can be arranged in this horizontal space.
これにより、2つの排気ガス後処理装置を構成するPM捕集装置16とNOx浄化装置19は、鉛直方向や水平方向に形成された僅かなスペースを利用することにより、エンジン8の周囲に配置することができる。   Thereby, the PM collection device 16 and the NOx purification device 19 constituting the two exhaust gas after-treatment devices are arranged around the engine 8 by using a small space formed in the vertical direction or the horizontal direction. be able to.
この結果、エンジン8の周囲のようにカウンタウエイト7、作動油タンク12等の構造物に囲まれてスペースが限られている場合でも、PM捕集装置16とNOx浄化装置19は、周囲の構造物に特別な加工を施すことなく、取付ける向きをスペースに合わせて変えることで、効率よく配置することができる。これにより、生産性の向上、製造コストの低減等を図ることができる。   As a result, even when the space is limited by being surrounded by structures such as the counterweight 7 and the hydraulic oil tank 12 such as the periphery of the engine 8, the PM trapping device 16 and the NOx purification device 19 have the surrounding structure. The object can be efficiently arranged by changing the mounting direction according to the space without giving any special processing to the object. Thereby, improvement of productivity, reduction of manufacturing cost, etc. can be aimed at.
また、第1の排気管15にはベローズ管15Dを設けているから、エンジン8と旋回フレーム5側のPM捕集装置16との間の振動を吸収することができる。一方、第2の排気管18にはベローズ管18Dを設けているから、旋回フレーム5側のPM捕集装置16とエンジン8側のNOx浄化装置19との間の振動を吸収することができる。これにより、PM捕集装置16とNOx浄化装置19は、旋回フレーム5側(車体側)、エンジン8側のいずれにも自由に取付けることができる。   Since the first exhaust pipe 15 is provided with the bellows pipe 15D, vibration between the engine 8 and the PM collecting device 16 on the revolving frame 5 side can be absorbed. On the other hand, since the second exhaust pipe 18 is provided with the bellows pipe 18D, it is possible to absorb vibration between the PM collection device 16 on the revolving frame 5 side and the NOx purification device 19 on the engine 8 side. As a result, the PM collection device 16 and the NOx purification device 19 can be freely attached to either the turning frame 5 side (vehicle body side) or the engine 8 side.
第1の排気ガス後処理装置としてPM捕集装置16を設けているから、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集することができる。また、第2の排気ガス後処理装置としてNOx浄化装置19を設けているから、排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化することができる。従って、有害物質を取除いて排気ガスを清浄化することができる。   Since the PM collection device 16 is provided as the first exhaust gas aftertreatment device, particulate matter contained in the exhaust gas can be collected. Further, since the NOx purification device 19 is provided as the second exhaust gas aftertreatment device, nitrogen oxides contained in the exhaust gas can be purified. Therefore, exhaust gas can be purified by removing harmful substances.
さらに、NOx浄化装置19の給気口19Bを、PM捕集装置16の排気口16Cから離れた位置に配置しているから、第2の排気管18の中間管部18Bを長尺な直線状管体として形成することができる。そして、尿素水噴射ノズル21を、長尺な直線状に形成された中間管部18Bの上流側位置に設けることにより、尿素水噴射ノズル21から噴射した尿素水は、中間管部18B内の直線部分で十分に拡散させることができ、選択還元触媒による還元反応を効率よく行うことができる。   Further, since the air supply port 19B of the NOx purification device 19 is disposed at a position away from the exhaust port 16C of the PM trapping device 16, the intermediate pipe portion 18B of the second exhaust pipe 18 is formed in a long linear shape. It can be formed as a tube. Then, by providing the urea water injection nozzle 21 at the upstream side position of the long intermediate pipe portion 18B, the urea water injected from the urea water injection nozzle 21 is a straight line in the intermediate pipe portion 18B. The portion can be sufficiently diffused, and the reduction reaction by the selective reduction catalyst can be performed efficiently.
次に、図5および図6は本発明の第2の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、第1の排気ガス後処理装置を水平方向に延びるように配置し、第2の排気ガス後処理装置を鉛直方向に延びるように配置する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。   Next, FIG. 5 and FIG. 6 show a second embodiment of the present invention. The feature of this embodiment is that the first exhaust gas aftertreatment device is arranged so as to extend in the horizontal direction, and the second exhaust gas aftertreatment device is arranged so as to extend in the vertical direction. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図5において、31は過給機9の排気口9Aに接続された第1の排気管を示している。この第1の排気管31は、図6に示すように、水平方向となる左,右方向に延びた直線状の金属管として形成されている。第1の排気管31は、その入口側が過給機9の排気口9Aに接続され、出口側が後述するPM捕集装置32の給気口32Bに接続されている。また、第1の排気管31の途中部分は、蛇腹形状のベローズ管31Aとなっている。このベローズ管31Aは、過給機9とPM捕集装置32との間の相対的な変位(振動)を吸収することができる。   In FIG. 5, reference numeral 31 denotes a first exhaust pipe connected to the exhaust port 9 </ b> A of the supercharger 9. As shown in FIG. 6, the first exhaust pipe 31 is formed as a straight metal pipe extending in the left and right directions which are the horizontal direction. The first exhaust pipe 31 has an inlet side connected to an exhaust port 9A of the supercharger 9 and an outlet side connected to an air supply port 32B of a PM collection device 32 described later. A middle portion of the first exhaust pipe 31 is a bellows-shaped bellows pipe 31A. The bellows pipe 31 </ b> A can absorb relative displacement (vibration) between the supercharger 9 and the PM collection device 32.
32は第1の排気管31の出口側に設けられた第1の排気ガス後処理装置としてのPM捕集装置(粒子状物質除去装置)である。このPM捕集装置32は、油圧ポンプ11の上側に配置され、前,後方向に延びるようにエンジン8の右側部分に取付けられた取付台33上にU字状の固定具33Aを用いて、軸線O3−O3が水平方向となるように固定されている。   Reference numeral 32 denotes a PM collection device (particulate matter removal device) as a first exhaust gas aftertreatment device provided on the outlet side of the first exhaust pipe 31. This PM collection device 32 is arranged on the upper side of the hydraulic pump 11 and uses a U-shaped fixture 33A on a mounting base 33 attached to the right side portion of the engine 8 so as to extend in the front and rear directions. The axis O3-O3 is fixed in the horizontal direction.
PM捕集装置32は、円筒状容器として形成された筒状ケース32Aと、該筒状ケース32Aの上流側から径方向外向きに突出した筒状の給気口32Bと、筒状ケース32Aの下流側から軸方向外向きに突出した筒状の排気口32Cと、前記筒状ケース32A内に収容されたPM捕集フィルタ32Dとにより大略構成されている。   The PM collection device 32 includes a cylindrical case 32A formed as a cylindrical container, a cylindrical air supply port 32B protruding radially outward from the upstream side of the cylindrical case 32A, and a cylindrical case 32A. A cylindrical exhaust port 32C protruding outward in the axial direction from the downstream side and a PM collection filter 32D housed in the cylindrical case 32A are roughly configured.
ここで、PM捕集装置32の取付構造について述べる。まず、エンジン8の右側で油圧ポンプ11の上側には、水平方向に延びるスペースを確保することができる。そこで、PM捕集装置32は、この水平方向のスペースを利用して配置することができる。即ち、PM捕集装置32は、上流側の給気口32Bを第1の排気管31に向けて配置し、下流側の排気口16Cを後述の第2の排気管34に向けて配置すると共に、円筒状容器からなる筒状ケース32Aの軸線O3−O3が水平方向となるように、該筒状ケース32Aを取付台33に沿って配置し、固定具33Aを用いて固定している。   Here, the mounting structure of the PM collection device 32 will be described. First, a space extending in the horizontal direction can be secured on the right side of the engine 8 and above the hydraulic pump 11. Therefore, the PM collection device 32 can be arranged using this horizontal space. That is, the PM collection device 32 arranges the upstream air supply port 32B toward the first exhaust pipe 31, and arranges the downstream exhaust port 16C toward the second exhaust pipe 34 described later. The cylindrical case 32A is arranged along the mounting base 33 so that the axis O3-O3 of the cylindrical case 32A made of a cylindrical container is in the horizontal direction, and is fixed using a fixture 33A.
そして、給気口32Bには、第1の排気管31の出口側が接続され、排気口32Cには、後述する第2の排気管34を構成する上流管部34Aの入口側が接続されている。   The air supply port 32B is connected to the outlet side of the first exhaust pipe 31, and the exhaust port 32C is connected to the inlet side of an upstream pipe portion 34A constituting a second exhaust pipe 34 described later.
34はPM捕集装置32の排気口32Cに接続された金属製の第2の排気管である。この第2の排気管34は、PM捕集装置32の下流側から後方に延びた上流管部34Aと、該上流管部34Aの下流側端部から屈曲して下側に延びた中間管部34Bと、該中間管部34Bの下端部から屈曲して右方に延びた下流管部34Cとから形成されている。そして、第2の排気管34は、上流管部34Aの上流側端部がPM捕集装置32の排気口32Cに接続され、下流管部34Cの下流側端部が後述するNOx浄化装置35の給気口35Bに接続されている。   Reference numeral 34 denotes a metal second exhaust pipe connected to the exhaust port 32 </ b> C of the PM collection device 32. The second exhaust pipe 34 includes an upstream pipe portion 34A extending rearward from the downstream side of the PM collecting device 32, and an intermediate pipe portion bent downward from the downstream end portion of the upstream pipe portion 34A and extending downward. 34B and a downstream pipe part 34C that is bent from the lower end part of the intermediate pipe part 34B and extends rightward. The second exhaust pipe 34 has an upstream end portion of the upstream pipe portion 34A connected to the exhaust port 32C of the PM collection device 32, and a downstream end portion of the downstream pipe portion 34C of the NOx purification device 35 described later. It is connected to the air supply port 35B.
一方、鉛直方向に延びた中間管部34Bの途中部分は、蛇腹形状のベローズ管34Dとなっている。このベローズ管34Dは、PM捕集装置32とNOx浄化装置35との間の相対的な変位を吸収することができる。   On the other hand, an intermediate portion of the intermediate pipe portion 34B extending in the vertical direction is a bellows-shaped bellows pipe 34D. The bellows pipe 34D can absorb a relative displacement between the PM collection device 32 and the NOx purification device 35.
さらに、第2の排気管34は、後述するNOx浄化装置35の給気口35Bを、PM捕集装置32の排気口32Cと上,下方向の反対側に位置する下側位置に配置することにより、中間管部34Bの管路長を長尺に形成することができる。このように、中間管部34Bを長尺な直線状管体として形成することで、尿素水噴射ノズル37から第2の排気管34内に噴射される尿素水を該中間管部34B内で十分に拡散させることができる。   Further, the second exhaust pipe 34 is arranged such that an air supply port 35B of a NOx purification device 35, which will be described later, is located at a lower position located on the opposite side of the exhaust port 32C of the PM collection device 32 in the up and down directions. Thus, the pipe line length of the intermediate pipe part 34B can be formed long. In this way, by forming the intermediate pipe portion 34B as a long straight tube body, the urea water injected from the urea water injection nozzle 37 into the second exhaust pipe 34 is sufficient in the intermediate pipe portion 34B. Can diffuse.
35は第2の排気管34の出口側となる下流管部34Cに設けられた第2の排気ガス後処理装置としてのNOx浄化装置である。このNOx浄化装置35は、油圧ポンプ11の後側に位置して上,下方向に延びるように旋回フレーム5の右縦板5Cに取付けられた取付台33にU字状の固定具33Aを用いて、軸線O4−O4が鉛直方向となるように取付けられている。   Reference numeral 35 denotes a NOx purification device as a second exhaust gas aftertreatment device provided in the downstream pipe portion 34C on the outlet side of the second exhaust pipe 34. This NOx purification device 35 uses a U-shaped fixture 33A on a mounting base 33 mounted on the right vertical plate 5C of the revolving frame 5 so as to be located on the rear side of the hydraulic pump 11 and extend upward and downward. The axis O4-O4 is attached in the vertical direction.
NOx浄化装置35は、円筒状容器として形成された筒状ケース35Aと、該筒状ケース35Aの上流側から径方向外向きに突出した筒状の給気口35Bと、筒状ケース35Aの下流側から軸方向外向きに突出した筒状の尾管35Cと、前記筒状ケース35A内に収容された浄化装置本体35Dとにより大略構成されている。   The NOx purification device 35 includes a cylindrical case 35A formed as a cylindrical container, a cylindrical air supply port 35B protruding radially outward from the upstream side of the cylindrical case 35A, and a downstream side of the cylindrical case 35A. A cylindrical tail tube 35C protruding outward in the axial direction from the side and a purification device main body 35D accommodated in the cylindrical case 35A are roughly constituted.
ここで、NOx浄化装置35の取付構造について述べる。まず、PM捕集装置32の近傍でエンジン8の周囲、例えばエンジン8の右側で油圧ポンプ11の後側には、鉛直方向に延びるスペースを確保することができる。そこで、NOx浄化装置35は、この鉛直方向のスペースを利用して配置することができる。即ち、NOx浄化装置35は、上流側の給気口35Bを下側位置に横向きに配置し、下流側の尾管35Cを上側位置に上向きに配置すると共に、円筒状容器からなる筒状ケース35Aの軸線O4−O4が鉛直方向、即ち、上,下方向となるように、該筒状ケース35Aを取付台36に沿って配置し、固定具36Aを用いて固定している。そして、下側の給気口35Bには、第2の排気管34の下流管部34Cの出口側が接続されている。   Here, the mounting structure of the NOx purification device 35 will be described. First, a space extending in the vertical direction can be secured around the engine 8 in the vicinity of the PM collection device 32, for example, on the right side of the engine 8 and behind the hydraulic pump 11. Therefore, the NOx purification device 35 can be arranged using this vertical space. That is, in the NOx purification device 35, the upstream air supply port 35B is disposed laterally at the lower position, the downstream tail pipe 35C is disposed upward at the upper position, and the cylindrical case 35A made of a cylindrical container is provided. The cylindrical case 35A is arranged along the mounting base 36 so that its axis O4-O4 is in the vertical direction, that is, upward and downward, and is fixed using the fixture 36A. The outlet side of the downstream pipe portion 34C of the second exhaust pipe 34 is connected to the lower air supply port 35B.
NOx浄化装置35は、その上流側の給気口35Bを、PM捕集装置32の排気口32Cと反対側となる下側位置に配置することにより、この給気口35BをPM捕集装置32の排気口32Cから離れた位置に配置することができる。これにより、第2の排気管34の管路長を長尺に形成することができる。   The NOx purification device 35 arranges the upstream air supply port 35B at a lower position opposite to the exhaust port 32C of the PM collection device 32, whereby the air supply port 35B is disposed in the PM collection device 32. It can arrange | position in the position away from the exhaust port 32C. Thereby, the pipe line length of the 2nd exhaust pipe 34 can be formed long.
37は第2の排気管34の上流側に設けられた尿素水噴射ノズルで、該尿素水噴射ノズル37は、前述した第1の実施の形態による尿素水噴射ノズル21とほぼ同様に構成されている。尿素水噴射ノズル37は、第2の排気管34のうち、長尺な直線状に形成された中間管部34Bの上流側位置、即ち、上流管部34Aと中間管部34Bとの角隅位置に設けられている。これにより、尿素水噴射ノズル37から噴射した尿素水は、長尺な直線状の中間管部34B内で十分に拡散させることができ、選択還元触媒による還元反応を効率よく行うことができる。   37 is a urea water injection nozzle provided on the upstream side of the second exhaust pipe 34. The urea water injection nozzle 37 is configured in substantially the same manner as the urea water injection nozzle 21 according to the first embodiment described above. Yes. The urea water injection nozzle 37 is located at the upstream side position of the intermediate pipe portion 34B formed into a long straight line in the second exhaust pipe 34, that is, the corner position between the upstream pipe portion 34A and the intermediate pipe portion 34B. Is provided. Thereby, the urea water injected from the urea water injection nozzle 37 can be sufficiently diffused in the long linear intermediate pipe portion 34B, and the reduction reaction by the selective reduction catalyst can be performed efficiently.
かくして、このように構成された第2の実施の形態においても、前述した第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第2の実施の形態によれば、水平方向のスペースには、PM捕集装置32を配置することができる。一方、PM捕集装置32の近傍となるエンジン8の右側で油圧ポンプ11の後側には、鉛直方向に延びる小さなスペースを確保することができる。そこで、この鉛直方向のスペースには、NOx浄化装置35を配置することができる。   Thus, also in the second embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operational effects as those of the first embodiment described above. In particular, according to the second embodiment, the PM collection device 32 can be arranged in a horizontal space. On the other hand, a small space extending in the vertical direction can be secured on the right side of the engine 8 in the vicinity of the PM collecting device 32 and on the rear side of the hydraulic pump 11. Therefore, the NOx purification device 35 can be disposed in this vertical space.
この結果、横置きのPM捕集装置32と縦置きのNOx浄化装置35は、周囲の構造物に特別な加工を施すことなく、取付ける向きをスペースに合わせて変えることで、効率よく配置することができる。   As a result, the horizontal PM collection device 32 and the vertical NOx purification device 35 can be efficiently arranged by changing the mounting direction according to the space without applying special processing to the surrounding structure. Can do.
なお、第1の実施の形態では、取付台17を介して旋回フレーム5側に取付けられたPM捕集装置16と、取付台20を介してエンジン8側に取付けられたNOx浄化装置19とは、振動系統が異なるから、このPM捕集装置16とNOx浄化装置19とを接続する第2の排気管18には、ベローズ管18Dを設けて相対的な変位を吸収する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図7に示す変形例のように構成してもよい。   In the first embodiment, the PM collection device 16 attached to the revolving frame 5 side via the mounting base 17 and the NOx purification device 19 attached to the engine 8 side via the mounting base 20 are described. Since the vibration system is different, the second exhaust pipe 18 connecting the PM collection device 16 and the NOx purification device 19 is provided with a bellows pipe 18D to absorb relative displacement. And explained. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be configured as a modification shown in FIG.
この図7に示す変形例では、軸線O5−O5が鉛直方向となるように旋回フレーム5側に取付台17を介してPM捕集装置16を取付ける。この上で、例えば取付台17に取付台20′を固定し、この取付台20′に軸線O6−O6が水平方向となるようにNOx浄化装置19を取付ける構成としてもよい。この構成では、PM捕集装置16とNOx浄化装置19の両方が旋回フレーム5側に取付けられているから、PM捕集装置16とNOx浄化装置19との間は、ベローズ管が廃止された第2の排気管18′によって接続することができる。この構成は第2の実施の形態にも同様に適用することができるものである。   In the modification shown in FIG. 7, the PM trapping device 16 is attached to the revolving frame 5 via the mounting base 17 so that the axis O5-O5 is in the vertical direction. On this, for example, the mounting base 20 ′ may be fixed to the mounting base 17, and the NOx purification device 19 may be attached to the mounting base 20 ′ so that the axis O 6 -O 6 is in the horizontal direction. In this configuration, since both the PM collection device 16 and the NOx purification device 19 are attached to the revolving frame 5 side, the bellows pipe is eliminated between the PM collection device 16 and the NOx purification device 19. The two exhaust pipes 18 'can be connected. This configuration can be similarly applied to the second embodiment.
また、第1の実施の形態では、第1の排気ガス後処理装置としてPM捕集装置16を適用し、第2の排気ガス後処理装置としてNOx浄化装置19を適用した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、第1、第2の排気ガス後処理装置として酸化触媒装置、消音装置等を適用する構成としてもよい。この構成は第2の実施の形態にも同様に適用することができるものである。   Further, in the first embodiment, a case where the PM collection device 16 is applied as the first exhaust gas aftertreatment device and the NOx purification device 19 is applied as the second exhaust gas aftertreatment device is taken as an example. explained. However, the present invention is not limited to this, and for example, an oxidation catalyst device, a silencer, or the like may be applied as the first and second exhaust gas aftertreatment devices. This configuration can be similarly applied to the second embodiment.
また、第1の実施の形態では、PM捕集装置16をU字状の固定具17Aを用いて取付台17に取付けた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばPM捕集装置16の筒状ケース16Aに脚部を設け、この脚部をボルト等を用いて取付台に固定する構成としてもよい。この構成は、第1の実施の形態によるNOx浄化装置19の取付構造や第2の実施の形態にも同様に適用することができるものである。   Moreover, in 1st Embodiment, the case where PM collection apparatus 16 was attached to the attachment stand 17 using the U-shaped fixing tool 17A was mentioned as an example, and was demonstrated. However, the present invention is not limited to this. For example, a leg portion may be provided on the cylindrical case 16A of the PM collection device 16, and the leg portion may be fixed to the mounting base using a bolt or the like. This configuration can be similarly applied to the attachment structure of the NOx purification device 19 according to the first embodiment and the second embodiment.
さらに、各実施の形態では、建設機械として、クローラ式の下部走行体2を備えた油圧ショベル1を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばホイール式の下部走行体を備えた油圧ショベルに適用してもよい。それ以外にも、ホイールローダ、ダンプトラック、リフトトラック等の他の建設機械にも広く適用することができる。   Furthermore, in each embodiment, the hydraulic excavator 1 provided with the crawler type lower traveling body 2 was described as an example of the construction machine. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to, for example, a hydraulic excavator provided with a wheel-type lower traveling body. Besides, it can be widely applied to other construction machines such as wheel loaders, dump trucks, lift trucks and the like.
1 油圧ショベル(建設機械)
2 下部走行体(車体)
3 上部旋回体(車体)
5 旋回フレーム
8 エンジン
9 過給機
9A 排気口
15,31 第1の排気管
15A,18A,34A 上流管部
15B,18B,34B 中間管部
15C,18C,34C 下流管部
15D,18D,31A,34D ベローズ管
16,32 PM捕集装置(第1の排気ガス後処理装置)
16A,19A,32A,35A 筒状ケース
16B,19B,32B,35B 給気口
16C,32C 排気口
16D,32D PM捕集フィルタ
18,34,18′ 第2の排気管
19,35 NOx浄化装置(第2の排気ガス後処理装置)
19C,35C 尾管
19D,35D 浄化装置本体
21,37 尿素水噴射ノズル
O1−O1,O3−O3,O5−O5 PM捕集装置の軸線
O2−O2,O4−O4,O6−O6 NOx浄化装置の軸線
1 Excavator (construction machine)
2 Lower traveling body (car body)
3 Upper swing body (car body)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Turning frame 8 Engine 9 Supercharger 9A Exhaust port 15,31 1st exhaust pipe 15A, 18A, 34A Upstream pipe part 15B, 18B, 34B Intermediate pipe part 15C, 18C, 34C Downstream pipe part 15D, 18D, 31A, 34D bellows pipe 16, 32 PM collection device (first exhaust gas aftertreatment device)
16A, 19A, 32A, 35A Cylindrical case 16B, 19B, 32B, 35B Air supply port 16C, 32C Exhaust port 16D, 32D PM collection filter 18, 34, 18 'Second exhaust pipe 19, 35 NOx purification device ( Second exhaust gas aftertreatment device)
19C, 35C Tail tube 19D, 35D Purifier main body 21, 37 Urea water injection nozzle O1-O1, O3-O3, O5-O5 PM collection device axis O2-O2, O4-O4, O6-O6 NOx purifier Axis

Claims (3)

  1. 自走可能な車体と、該車体に搭載され排気口を有するエンジンと、該エンジンの排気口に接続された第1の排気管と、該第1の排気管の出口側に設けられた第1の排気ガス後処理装置と、該第1の排気ガス後処理装置の排気口に接続された第2の排気管と、該第2の排気管の出口側に設けられた第2の排気ガス後処理装置とを備えてなる建設機械において、
    前記第1の排気ガス後処理装置と第2の排気ガス後処理装置のうち一方の排気ガス後処理装置は、その軸線が鉛直方向に延びるように配置し、前記第1の排気ガス後処理装置と第2の排気ガス後処理装置のうち他方の排気ガス後処理装置は、その軸線が水平方向に延びるように配置する構成としたことを特徴とする建設機械。
    A self-propelled vehicle body, an engine mounted on the vehicle body and having an exhaust port, a first exhaust pipe connected to the exhaust port of the engine, and a first provided on the outlet side of the first exhaust pipe Exhaust gas aftertreatment device, a second exhaust pipe connected to the exhaust port of the first exhaust gas aftertreatment device, and a second exhaust gas post provided on the outlet side of the second exhaust pipe In a construction machine comprising a processing device,
    One exhaust gas aftertreatment device of the first exhaust gas aftertreatment device and the second exhaust gas aftertreatment device is arranged so that its axis extends in the vertical direction, and the first exhaust gas aftertreatment device And the second exhaust gas aftertreatment device, the other exhaust gas aftertreatment device is arranged so that its axis extends in the horizontal direction.
  2. 前記第1の排気管と第2の排気管のうち少なくとも一方の排気管には、当該排気管の入口側と出口側との相対的な変位を吸収するためのベローズ管を設ける構成としてなる請求項1に記載の建設機械。   At least one of the first exhaust pipe and the second exhaust pipe is provided with a bellows pipe for absorbing relative displacement between the inlet side and the outlet side of the exhaust pipe. Item 2. The construction machine according to Item 1.
  3. 前記第1の排気ガス後処理装置は前記排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するPM捕集装置であり、前記第2の排気ガス後処理装置は前記排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化するNOx浄化装置であり、前記PM捕集装置と前記NOx浄化装置を接続する前記第2の排気管には、尿素水溶液を噴射する尿素水噴射ノズルを設ける構成としてなる請求項1または2に記載の建設機械。   The first exhaust gas aftertreatment device is a PM collection device that collects particulate matter contained in the exhaust gas, and the second exhaust gas aftertreatment device removes nitrogen oxides contained in the exhaust gas. 3. A NOx purification device for purification, wherein the second exhaust pipe connecting the PM trapping device and the NOx purification device is provided with a urea water injection nozzle for injecting an aqueous urea solution. The construction machine described.
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