JP2013160146A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、ディーゼルエンジン等に搭載される排気ガス浄化装置に係り、より詳しくは、排気ガス中に含まれた粒子状物質(すす、パティキュレート)等を除去する排気ガス浄化装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas purification device mounted on a diesel engine or the like, and more particularly to an exhaust gas purification device that removes particulate matter (soot, particulates) and the like contained in exhaust gas. .
従来、ディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)の排気経路中に、排気ガス浄化装置としてディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPFという)を設け、エンジンから排出された排気ガスをDPFにて浄化処理する技術が知られている(特許文献1参照)。また、DPFにおいては、外側ケースの内部に内側ケースを二重構造に設け、酸化触媒又はスートフィルタ等を内側ケースに内蔵させる技術が知られている(例えば特許文献2参照)。更に、DPFにおいて、酸化触媒内蔵のケースとスートフィルタ内蔵のケースとを、ボルトによって締結するフランジを介して分離可能に連結する技術も知られている(例えば特許文献3及び4参照)。
Conventionally, a diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF) is provided as an exhaust gas purification device in an exhaust path of a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine), and exhaust gas discharged from the engine is purified by the DPF. Is known (see Patent Document 1). In DPF, a technique is known in which an inner case is provided in a double structure inside an outer case, and an oxidation catalyst or a soot filter is built in the inner case (see, for example, Patent Document 2). Furthermore, in the DPF, a technique is also known in which a case containing an oxidation catalyst and a case containing a soot filter are detachably connected via a flange fastened by a bolt (see, for example,
ところで、DPFの排気下流側(出口側)に消音器を取り付けず、当該排気下流側を塞ぐ蓋体に排気ガス出口を開口させた構造の場合、前記排気ガス出口に排気管等を介して消音器が取り付けられることになる。しかし、前記排気管を取り外してしまえば、前記排気ガス出口から前記DPF内のスートフィルタが見えるから、例えば圧力損失低減のためやいたずら等で、前記排気ガス出口から棒等の異物を差し込まれれば、簡単にスートフィルタを破壊されてしまうという懸念があった。 By the way, in the case where a silencer is not attached to the exhaust downstream side (exit side) of the DPF and an exhaust gas outlet is opened in a lid that closes the exhaust downstream side, the silencer is connected to the exhaust gas outlet via an exhaust pipe or the like A vessel will be attached. However, if the exhaust pipe is removed, the soot filter in the DPF can be seen from the exhaust gas outlet, so if a foreign object such as a rod is inserted from the exhaust gas outlet, for example, to reduce pressure loss, etc. There was a concern that the soot filter could easily be destroyed.
本願発明は、上記のような現状を検討して改善を施した排気ガス浄化装置を提供することを技術的課題としている。 This invention makes it a technical subject to provide the exhaust-gas purification apparatus which examined and improved the above present condition.
請求項1の発明は、エンジンが排出した排気ガスを浄化する複数のフィルタ体と、前記複数のフィルタ体を内蔵する浄化ケーシングとを備える排気ガス浄化装置において、前記浄化ケーシングの排気下流側を塞ぐ蓋体に排気ガス出口を開口させており、前記蓋体の内面側に、前記浄化ケーシング内部への異物挿入を阻止する邪魔板が設けられているというものである。
The invention according to
請求項2の発明は、請求項1に記載した排気ガス浄化装置において、前記浄化ケーシングに排気圧センサパイプを介して排気圧力センサを接続する構造であって、前記排気圧センサパイプの一端側にある締結ボス体に回り止め体が設けられており、前記浄化ケーシングに前記回り止め体を係止させて前記締結ボス体を締結するように構成されているというものである。 According to a second aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus according to the first aspect, an exhaust pressure sensor is connected to the purification casing via an exhaust pressure sensor pipe, and the exhaust pressure sensor pipe is connected to one end side of the exhaust pressure sensor pipe. An anti-rotation body is provided on a certain fastening boss body, and the anti-rotation body is engaged with the purification casing to fasten the fastening boss body.
請求項1の発明によると、エンジンが排出した排気ガスを浄化する複数のフィルタ体と、前記複数のフィルタ体を内蔵する浄化ケーシングとを備える排気ガス浄化装置において、前記浄化ケーシングの排気下流側を塞ぐ蓋体に排気ガス出口を開口させており、前記蓋体の内面側に、前記浄化ケーシング内部への異物挿入を阻止する邪魔板が設けられているから、仮に前記排気ガス出口に連通する排気管を取り外したとしても、前記排気ガス出口は前記邪魔板で内側からカバーされることになり、前記邪魔板の存在によって前記浄化ケーシング内部への異物挿入を阻止できる。従って、例えば圧力損失低減のためやいたずら等で前記排気ガス出口から棒等の異物を差し込んで、前記浄化ケーシング内の前記フィルタ体を破壊されるのを防止できる。 According to the first aspect of the present invention, in an exhaust gas purification apparatus comprising a plurality of filter bodies that purify exhaust gas exhausted by an engine and a purification casing that houses the plurality of filter bodies, the exhaust downstream side of the purification casing is An exhaust gas outlet is opened in the lid to be closed, and a baffle plate is provided on the inner surface side of the lid to prevent foreign matter from being inserted into the purification casing. Even if the pipe is removed, the exhaust gas outlet is covered with the baffle plate from the inside, and the presence of the baffle plate can prevent foreign matter from being inserted into the purification casing. Therefore, it is possible to prevent the filter body in the purification casing from being destroyed by inserting foreign matter such as a rod from the exhaust gas outlet by, for example, reducing pressure loss or mischief.
請求項2の発明によると、前記浄化ケーシングに排気圧センサパイプを介して排気圧力センサを接続する構造であって、前記排気圧センサパイプの一端側にある締結ボス体に回り止め体が設けられており、前記浄化ケーシングに前記回り止め体を係止させて前記締結ボス体を締結するように構成されているから、前記浄化ケーシングに前記締結ボス体を締結する際は、前記浄化ケーシングに前記回り止め体が係止されるまで、前記締結ボス体をねじ込めばよい。そうすると、前記排気圧センサパイプを必ず所定の姿勢に維持した上で前記浄化ケーシングに固定でき、前記排気圧センサパイプの組付け作業性を格段に向上できる。 According to a second aspect of the present invention, an exhaust pressure sensor is connected to the purification casing via an exhaust pressure sensor pipe, and a fastening body is provided on a fastening boss body on one end side of the exhaust pressure sensor pipe. And when the fastening boss body is fastened to the purification casing, the rotation prevention body is locked to the purification casing. The fastening boss body may be screwed in until the rotation stopper is locked. Then, the exhaust pressure sensor pipe can be fixed to the purification casing after being always maintained in a predetermined posture, and the assembly workability of the exhaust pressure sensor pipe can be greatly improved.
以下に、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.
はじめに、図1〜図6を参照しながら、コモンレール式のエンジン1の概略構造について説明する。なお、以下の説明では、クランク軸線と平行な両側部(クランク軸線を挟んで両側の側部)を左右、冷却ファン9配置側を前側、フライホイルハウジング10配置側を後側と、排気マニホールド7配置側を左側、吸気マニホールド6配置側を右側と称して、これらを便宜的に、エンジン1における四方及び上下の位置関係の基準としている。
First, a schematic structure of the
図1〜図6に示すように、農業機械や建設・土木機械といった作業機械に搭載される原動機としてのエンジン1は、連続再生式の排気ガス浄化装置2(ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)を備えている。排気ガス浄化装置2によって、エンジン1から排出される排気ガス中の粒子状物質(PM)が除去されると共に、排気ガス中の一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)が低減される。
As shown in FIGS. 1 to 6, an
エンジン1は、エンジン出力用クランク軸3とピストン(図示省略)を内蔵するシリンダブロック4を備える。シリンダブロック4にシリンダヘッド5を上載している。シリンダヘッド5の右側面に吸気マニホールド6を配置する。シリンダヘッド5の左側面に排気マニホールド7を配置する。シリンダヘッド5の上側面にヘッドカバー8を配置する。シリンダブロック4の前側面に冷却ファン9を設ける。シリンダブロック4の後側面にフライホイルハウジング10を設ける。フライホイルハウジング10内にフライホイル11を配置する。
The
クランク軸3(エンジン出力軸)にフライホイル11を軸支する。作業機械(バックホウやフォークリフト等)の作動部に、クランク軸3を介してエンジン1の動力を取出すように構成している。また、シリンダブロック4の下面にはオイルパン12を配置する。オイルパン12内の潤滑油は、シリンダブロック4の側面に配置されたオイルフィルタ13を介して、エンジン1の各潤滑部に供給される。
A
シリンダブロック4の側面のうちオイルフィルタ13の上方(吸気マニホールド6の下方)には、燃料を供給するための燃料供給ポンプ14を取付ける。電磁開閉制御型の燃料噴射バルブ(図示省略)を有する4気筒分の各インジェクタ15をエンジン1に設ける。各インジェクタ15に、燃料供給ポンプ14及び円筒状のコモンレール16及び燃料フィルタ17を介して、作業機械に搭載される燃料タンク(図示省略)を接続する。
A
前記燃料タンクの燃料が燃料フィルタ17を介して燃料供給ポンプ14からコモンレール16に圧送され、高圧の燃料がコモンレール16に蓄えられる。各インジェクタ15の燃料噴射バルブをそれぞれ開閉制御することによって、コモンレール16内の高圧の燃料が各インジェクタ15からエンジン1の各気筒に噴射される。なお、フライホイルハウジング10にエンジン始動用スタータ18を設けている。
The fuel in the fuel tank is pumped from the
シリンダブロック4の前面左寄りの部位には、冷却水潤滑用の冷却水ポンプ21が冷却ファン9のファン軸と同軸状に配置されている。クランク軸3の回転にて、冷却ファン駆動用Vベルト22を介して、冷却ファン9と共に冷却水ポンプ21が駆動される。作業機械に搭載されるラジエータ(図示省略)内の冷却水が、冷却水ポンプ21の駆動にて、冷却水ポンプ21に供給される。そして、シリンダブロック4及びシリンダヘッド5に冷却水が供給され、エンジン1を冷却する。なお、冷却水ポンプ21の左側方にはオルタネータ23が設けられている。
A
シリンダブロック4の左右側面に機関脚取付け部24がそれぞれ設けられている。各機関脚取付け部24には、防振ゴムを有する機関脚体(図示省略)がそれぞれボルト締結される。エンジン1は、前記各機関脚体を介して、作業機械(バックホウ、フォークリフトカー等のエンジン取付けシャーシ)に防振支持される。
Engine
さらに、EGR装置26(排気ガス再循環装置)を説明する。上向きに突出する吸気マニホールド6の入口部に、EGR装置26(排気ガス再循環装置)を介してエアクリーナ(図示省略)を連結する。新気(外部空気)が、前記エアクリーナから、EGR装置26を介して吸気マニホールド6に送られる。
Further, the EGR device 26 (exhaust gas recirculation device) will be described. An air cleaner (not shown) is connected to an inlet portion of the intake manifold 6 protruding upward via an EGR device 26 (exhaust gas recirculation device). Fresh air (external air) is sent from the air cleaner to the intake manifold 6 via the
EGR装置26は、ディーゼルエンジンの排気ガスの一部(排気マニホールドからのEGRガス)と新気(エアクリーナからの外部空気)とを混合させて吸気マニホールド6に供給するEGR本体ケース(コレクタ)(図示省略)と、前記エアクリーナにEGR本体ケース27を連通させる吸気スロットル部材(図示省略)と、排気マニホールド7にEGRクーラ29を介して接続される還流管路としての再循環排気ガス管30と、再循環排気ガス管30に前記EGR本体ケースを連通させるEGRバルブ部材(図示省略)とを備えている。
The
すなわち、吸気マニホールド6と新気導入用の前記吸気スロットル部材とが前記EGR本体ケースを介して接続されている。そして、前記EGR本体ケースには、排気マニホールド7から延びる再循環排気ガス管30の出口側が連通している。なお、前記EGR本体ケースは、吸気マニホールド6の入口部に着脱可能にボルト締結されている。
That is, the intake manifold 6 and the intake air throttle member for introducing fresh air are connected via the EGR main body case. The EGR main body case communicates with the outlet side of the recirculated
また、再循環排気ガス管30の出口側がEGR装置26に連結されている。再循環排気ガス管30の入口側は、EGRクーラ29を介して排気マニホールド7に連結されている。EGR装置26内のEGRバルブ(図示省略)の開度を調節することにより、EGR装置26へのEGRガスの供給量を調節する。
Further, the outlet side of the recirculation
上記の構成により、前記エアクリーナから前記吸気スロットル部材を介してEGR装置26内に新気(外部空気)を供給する一方、排気マニホールド7からEGR装置26内に、EGRガス(排気マニホールドから排出される排気ガスの一部)を供給する。前記エアクリーナからの新気と、排気マニホールド7からのEGRガスとが、EGR装置26内で混合された後、EGR装置26内の混合ガスが吸気マニホールド6に供給される。すなわち、エンジン1から排気マニホールド7に排出された排気ガスの一部が、吸気マニホールド6からエンジン1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低下し、エンジン1からのNOx(窒素酸化物)の排出量が低減される。
With the above configuration, fresh air (external air) is supplied from the air cleaner to the
次いで、排気ガス浄化装置2について説明する。排気ガス浄化装置2は、浄化入口管36を有する浄化ケーシング38を備える。浄化ケーシング38の内部に、二酸化窒素(NO2)を生成する白金等のディーゼル酸化触媒39(フィルタ体)と、捕集した粒子状物質(PM)を比較的低温で連続的に酸化除去するハニカム構造のスートフィルタ40(フィルタ体)とを、排気ガス移動方向に直列に並べている。なお、浄化ケーシング38の排気ガス出口38aに、図示しない排気管を介して消音器を連結し、前記消音器を介して排気ガスを機外に排出する。
Next, the exhaust
上記の構成により、ディーゼル酸化触媒39の酸化作用によって生成された二酸化窒素(NO2)が、スートフィルタ40内に一側端面(取入れ側端面)から供給される。エンジン1の排気ガス中に含まれた粒子状物質(PM)は、スートフィルタ40に捕集されて、二酸化窒素(NO2)によって連続的に酸化除去される。エンジン1の排気ガス中の粒状物質(PM)の除去に加え、エンジン1の排気ガス中の一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)の含有量が低減される。
With the above configuration, nitrogen dioxide (NO 2 ) generated by the oxidation action of the
浄化ケーシング38の排気上流側の外周部に浄化入口管36が設けられている。浄化ケーシング38の排気下流側の端部には蓋体100が溶接固定されている。浄化ケーシング38の排気下流側の端部を蓋体100によって塞いでいる。蓋体100の略中央部に排気ガス出口38aが開口している。蓋体100の内面側には、浄化ケーシング38内部への異物挿入を阻止する邪魔板101が設けられている(図7及び図8参照)。邪魔板101はパンチングメタル製や金網製といった通気性カバーに構成されている。実施形態の邪魔板101には多数の小穴が空いている。仮に排気管(図示省略)を取り外したとしても、排気ガス出口38aは邪魔板101で内側からカバーされることになり、邪魔板101の存在によって浄化ケーシング38内部への異物挿入を阻止できる。従って、例えば圧力損失低減のためやいたずら等で排気ガス出口38aから棒等の異物を差し込んで、浄化ケーシング38内のスートフィルタ40を破壊されるのを防止できる。
A
また、サーミスタ形の排気ガス温度センサ42が浄化ケーシング38に付設される。排気ガス温度センサ42からは三本のセンサ配管42a〜42cが延びている。各センサ配管42a〜42c先端の検出部分は、ディーゼル酸化触媒39よりも排気上流側、ディーゼル酸化触媒39とスートフィルタ40との間、並びに、スートフィルタ44よりも排気下流側にそれぞれ突入していて、それぞれの空間内の排気ガス温度を検出する。前記排気ガス温度センサ42にて排気ガス温度を電気信号に変換して、エンジンコントローラ(図示省略)に出力するように構成している。
A thermistor type exhaust
更に、浄化ケーシング38に排気圧力センサ44を付設する。スートフィルタ40の上流側と下流側間の排気ガスの圧力差を、排気圧力センサ44にて検出する。前記排気ガスの圧力差を電気信号に変換して、エンジンコントローラ(図示省略)に出力するように構成している。スートフィルタ40の上流側と下流側間の排気圧力差に基づき、スートフィルタ40における粒子状物質の堆積量が演算され、スートフィルタ40内の詰り状態を把握できるように構成している。
Further, an
図1〜図6に示す如く、浄化ケーシング38の出口挟持フランジ45にセンサブラケット46をボルト締結して、浄化ケーシング38の外面側にセンサブラケット46を配置させる。電気配線コネクタを一体的に設けた排気圧力センサ44がセンサブラケット46に取付けられる。浄化ケーシング38の外側面に排気圧力センサ44が配置される。排気圧力センサ44には、排気圧センサパイプとしての上流側センサパイプ47及び下流側センサパイプ48の一端側がそれぞれ接続される。浄化ケーシング38内のスートフィルタ40を挟むように、上流側と下流側の各センサ配管ボス体49,50が浄化ケーシング38に配置される。各センサ配管ボス体49,50に、各センサパイプ47,48の他端側に設けられた締結ボス体105,106が管継手ボルト107を介して締結される。
As shown in FIGS. 1 to 6, the
実施形態の浄化ケーシング38は二重筒構造に構成されている(図7参照)。各センサ配管ボス体49,50は、浄化ケーシング38の内筒側に、スートフィルタ44を挟むような位置関係で溶接固定されている。各センサ配管ボス体49,50の外向き突端側は、浄化ケーシング38の外筒側(外周側)に形成された開口穴109,110から半径外向きに突出している。各センサパイプ47,48の締結ボス体105,106には、フック状の回り止め体111,112が設けられている。センサ配管ボス体49,50に管継手ボルト107を介して締結ボス体105,106を締結する際は、浄化ケーシング38の開口穴109,110の縁部に回り止め体111,112が係止されるまで、センサ配管ボス体49,50に締結ボス体105,106をねじ込む。これにより、各センサパイプ47,48が必ずセンサブラケット46(ひいては排気圧力センサ44)に向けて延びる同じ姿勢で、センサ配管ボス体49,50に締結ボス体105,106が固定されることになり、各センサパイプ47,48の組付け作業性を格段に向上できる。
The
上記の構成により、スートフィルタ40の流入側の排気ガス圧力と、スートフィルタ40の流出側の排気ガス圧力の差(排気ガスの差圧)が、排気圧力センサ44を介して検出される。スートフィルタ40に捕集された排気ガス中の粒子状物質の残留量が排気ガスの差圧に比例するから、スートフィルタ40に残留する粒子状物質の量が所定以上に増加したときに、排気圧力センサ44の検出結果に基づき、スートフィルタ40の粒子状物質量を減少させる再生制御(例えば排気温度を上昇させる制御)が実行される。また、再生制御可能範囲以上に、粒子状物質の残留量がさらに増加したときには、浄化ケーシング38を着脱分解して、スートフィルタ40を掃除し、粒子状物質を人為的に除去するメンテナンス作業が行われる。
With the above configuration, the difference between the exhaust gas pressure on the inflow side of the
なお、排気ガス温度センサ42の電気配線コネクタ53をセンサブラケット46に固着する。排気圧力センサ44の電気配線コネクタと、排気ガス温度センサ42の電気配線コネクタ53の各接続方向を同一方向に向けた姿勢で、前記各コネクタ53を支持する。
The
次に、エンジン1に排気ガス浄化装置2を付設する構造について説明する。排気マニホールド7にターボ過給機91を設ける。排気マニホールド7とターボ過給機91に前記ハウジング支持体92がボルト締結されている。ハウジング支持体92に対して排気ガス浄化装置2の前後方向の取付け位置を前後動可能に調節できる。ハウジング支持体92の中空部を介して、エンジン1の排気ガスを排気マニホールド7から排気ガス浄化装置2に供給する。
Next, a structure in which the exhaust
さらに、入口側ブラケット体93と出口側ブラケット体94を設ける。排気ガス浄化装置2の排気ガス移動方向とエンジン1のクランク軸3軸芯線(出力軸芯線)とを平行に形成する。入口側ブラケット体93と出口側ブラケット体94は、クランク軸3軸芯線と交叉する方向に幅広に形成された板状に形成する。
Further, an inlet
シリンダヘッド5の前面に出口側ブラケット体94の二股状下端部をボルト締結させ、シリンダヘッド5の後面に入口側ブラケット体93の下端部をボルト締結する。シリンダヘッド5の前面と後面の2面に、出口側ブラケット体94と入口側ブラケット体93を立設させる。出口側ブラケット体94と入口側ブラケット体93とによって、エンジン1のシリンダヘッド5にガス浄化ハウジング60の排気ガス入口側と排気ガス出口側をそれぞれ支持させている。
The bifurcated lower end portion of the outlet
1 エンジン
2 排気ガス浄化装置
38 浄化ケーシング
38a 排気ガス出口
39 ディーゼル酸化触媒(フィルタ体)
40 スートフィルタ(フィルタ体)
44 排気圧力センサ
46 センサブラケット
47 上流側センサパイプ
48 下流側センサパイプ
49,50 センサ配管ボス体
100 蓋体
101 邪魔板
105,106 締結ボス体
107 管継手ボルト
109,110 開口穴
111,112 回り止め体
1
40 Soot filter (filter body)
44
Claims (2)
前記浄化ケーシングの排気下流側を塞ぐ蓋体に排気ガス出口を開口させており、前記蓋体の内面側に、前記浄化ケーシング内部への異物挿入を阻止する邪魔板が設けられている、
排気ガス浄化装置。 In an exhaust gas purification device comprising a plurality of filter bodies for purifying exhaust gas discharged from an engine, and a purification casing containing the plurality of filter bodies,
An exhaust gas outlet is opened in the lid that closes the exhaust downstream side of the purification casing, and a baffle plate that prevents foreign matter from being inserted into the purification casing is provided on the inner surface of the lid.
Exhaust gas purification device.
前記排気圧センサパイプの一端側にある締結ボス体に回り止め体が設けられており、前記浄化ケーシングに前記回り止め体を係止させて前記締結ボス体を締結するように構成されている、
請求項1に記載した排気ガス浄化装置。
An exhaust pressure sensor is connected to the purification casing via an exhaust pressure sensor pipe,
The fastening boss body on one end side of the exhaust pressure sensor pipe is provided with a rotation preventing body, and is configured to fasten the fastening boss body by locking the rotation prevention body to the purification casing.
The exhaust gas purification apparatus according to claim 1.
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