JP2014159202A - エンジン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気ガス浄化装置を備えるものであって、エンジン搭載スペース内に効率よく配置可能とするエンジン装置を提供しようとするものである。
【解決手段】エンジン１は、操縦座席２１９の下側で、フライホイールハウジング１０が走行機体２１６の前部側に位置するように配置され、このエンジン１の後方にラジエータ２４の下側に、排気ガス浄化装置２が配置される。また、エンジン１は、その左側方で、新気を吸引するエアクリーナ３２と連結するとともに、その右側方で、排気ガス浄化装置２の吸気側と接続された排気管７２と連結する。
【選択図】図１

Description

本願発明は、排気ガス浄化装置を設けたディーゼルエンジン等のエンジン装置に係り、より詳しくは、例えばホイルローダまたはバックホウまたはフォークリフトカーなどの作業機械に搭載されるエンジン装置に関するものである。

従来より、エンジンの排気経路中に、排気ガス浄化装置（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を設け、排気ガス浄化装置の酸化触媒又はスートフィルタ等によって、ディーゼルエンジンから排出された排気ガスを浄化処理する技術を開発されている（例えば特許文献１参照）。また、近年では、環境対策のため、建設機械や農業機械などの作業機械の分野においても、その機械に使用されるディーゼルエンジンに、排気ガス浄化装置を設けることが求められている（例えば特許文献２参照）。

特開２０００−１４５４３０号公報 特開２００７−１８２７０５号公報

ところで、排気ガス浄化装置を設けた場合、エンジンの排気経路中に、排気ガス浄化装置を消音器（マフラ）に代えて単に配置したのでは、消音器に比べて排気ガス浄化装置が格段に重い。そのため、特許文献２に開示される建設機械における消音器の支持構造を、排気ガス浄化装置の支持構造に流用したとしても、排気ガス浄化装置を安定的に組付けできないという問題がある。特にホイルローダのような作業機械では、周囲との接触防止のために旋回半径を小さくするべく、走行機体自体のコンパクト化が求められ、エンジン搭載スペースに制約がある。

また、特許文献２の建設機械では、消音器をエンジンで支持するものとしているが、エンジン搭載スペース内に排気ガス浄化装置をエンジンに近接させて配置する場合、エンジンの高周波振動が排気ガス浄化装置に伝わって、排気ガス浄化装置が損傷する可能性も懸念される。

一方、エンジンの高周波振動の影響を抑制すべく、排気ガス浄化装置をエンジンに対して遠隔配置させた場合、エンジンの排気マニホールドから排気ガス浄化装置までの距離が長くなる。そのため、排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの温度が低下して、排気ガスに含有される粒子状物質が十分に燃焼除去されずに、排気ガス浄化装置内に堆積し、結果、エンジン出力の低下を招来するという問題がある。

そこで、本願発明は、これらの現状を検討して改善を施したエンジン装置を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、走行機体の後部に設けたボンネット上に操縦座席を配置し且つ前記ボンネット内に排気マニホールドを有するエンジンを配置した作業機械に搭載されるエンジン装置であって、前記エンジンの排気ガスを浄化処理する排気ガス浄化装置を有し、前記エンジンの下方に、前記排気ガス浄化装置を配置し、前記エンジンの排気マニホールドに排気管を介して前記排気ガス浄化装置の排気ガス入口側を接続したものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載したエンジン装置において、前記走行機体において前記ボンネットよりも後方に設けたカウンタウェイトと、前記エンジンの排気ガスを浄化処理する排気ガス浄化装置と、を有し、前記カウンタウェイトと前記エンジンとの間の下方に、前記排気ガス浄化装置を配置するとともに、前記ボンネット内の後部に、前記エンジンの後部に設けた冷却ファンと対峙するように複数の熱交換器を配置し、前記冷却ファンによる冷却風の吐き出し方向に向けて放熱量の小さな順に前記熱交換器群を一列に並べ、前記熱交換器群の下方に前記排気ガス浄化装置を位置させたものである。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載したエンジン装置において、前記排気ガス浄化装置を、その排気ガス移動方向をエンジン出力軸の長手方向に交差させて配置するとともに、前記排気ガス浄化装置を前記走行機体の機体フレームに連結したものである。

請求項４の発明は、請求項３に記載のエンジン装置において、前記エンジンの排気マニホールドに排気管を介して前記排気ガス浄化装置の排気ガス入口側を接続し、前記排気管の一部をフレキシブル管によって構成したものである。

請求項５の発明は、請求項１または２に記載したエンジン装置において、前記排気ガス浄化装置を、その排気ガス移動方向をエンジン出力軸の長手方向に交差させて配置するとともに、前記エンジン後部の機関脚取付け部に連結したものである。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載のエンジン装置において、前記排気ガス浄化装置に向かう排気ガスを昇温させる排気昇温機構を前記排気管の中途部に設けたものである。

請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載のエンジン装置において、前記エンジンに導入する空気を浄化するエアクリーナと前記排気管とは、前記ボンネット内において前記熱交換器を挟んだ左右両側にそれぞれ振り分けて配置したものである。

請求項１の発明によると、走行機体の後部に設けたボンネット上に操縦座席を配置し且つ前記ボンネット内に排気マニホールドを有するエンジンを配置した作業機械に搭載されるエンジン装置であって、前記エンジンの排気ガスを浄化処理する排気ガス浄化装置を有し、前記エンジンの下方に、前記排気ガス浄化装置を配置し、前記エンジンの排気マニホールドに排気管を介して前記排気ガス浄化装置の排気ガス入口側を接続したものであるから、重量物である前記排気ガス浄化装置自体を、前記ボンネットの後方に設けられるカウンタウェイトの補助としても流用できる。さらに、前記ボンネット内の空間が小さい場合であっても、前記排気ガス浄化装置を含むエンジン装置周辺の各装置を効率的に配置できる。

請求項２の発明によると、前記走行機体において前記ボンネットよりも後方に設けたカウンタウェイトと、前記エンジンの排気ガスを浄化処理する排気ガス浄化装置と、を有し、前記カウンタウェイトと前記エンジンとの間の下方に、前記排気ガス浄化装置を配置するとともに、前記ボンネット内の後部に、前記エンジンの後部に設けた冷却ファンと対峙するように複数の熱交換器を配置し、前記冷却ファンによる冷却風の吐き出し方向に向けて放熱量の小さな順に前記熱交換器群を一列に並べ、前記熱交換器群の下方に前記排気ガス浄化装置を位置させたものであるから、前記冷却ファンによる冷却風が熱を奪いながら前記各熱交換器を通過するので、放熱量が小さい順に並んだ前記熱交換器群を確実且つ効率的に冷却できる。一方、前記排気ガス浄化装置には、前記冷却ファンの冷却風が直接当たりにくく、前記排気ガス浄化装置ひいては内部の排気ガスの温度低下を抑制でき、排気ガス温度の維持を図ることができる。

請求項３の発明によると、前記排気ガス浄化装置を、その排気ガス移動方向をエンジン出力軸の長手方向に交差させて配置するとともに、前記排気ガス浄化装置を前記走行機体の機体フレームに連結したものであるから、前記走行機体の強度メンバーでありエンジンの振動系とは異なる前記機体フレームに前記排気ガス浄化装置を連結することによって、重量物である前記排気ガス浄化装置を高剛性に支持できる。前記エンジンの振動が前記排気ガス処理装置に伝わるのを抑制して、前記排気ガス処理装置を前記エンジンの振動から保護でき、前記排気ガス浄化装置の耐久性向上や長寿命化を図れる。

請求項４の発明によると、前記エンジンの排気マニホールドに排気管を介して前記排気ガス浄化装置の排気ガス入口側を接続し、前記排気管の一部をフレキシブル管によって構成したであるからものであるから、異なる振動系に属する前記エンジンと前記排気ガス浄化装置とをつなぐ前記排気管にかかる負荷を前記フレキシブル管によって吸収でき、前記排気管の損傷を防止できる。前記エンジンの振動が前記排気管を介して前記排気ガス浄化装置に直接伝わるのを防止して、前記排気ガス処理装置を前記エンジンの振動から保護でき、前記排気ガス浄化装置の耐久性向上や長寿命化の点で高い効果を発揮できる。

請求項５の発明によると、前記排気ガス浄化装置を、その排気ガス移動方向をエンジン出力軸の長手方向に交差させて配置するとともに、前記エンジン後部の機関脚取付け部に連結したものであるから、前記排気ガス浄化装置を前記エンジンに一体として組み付けることができるため、エンジン組立工場で、前記排気ガス浄化装置を前記エンジンに組み付けて出荷することができる。

請求項６の発明によると、前記排気ガス浄化装置に向かう排気ガスを昇温させる排気昇温機構を前記排気管の中途部に設けたものであるから、前記排気昇温機構での排気ガスの積極的な昇温により、前記エンジンから遠隔配置された前記排気ガス浄化装置を効率的に作用させることができ、前記排気ガス浄化装置内での粒子状物質の堆積を抑制できる。

請求項７の発明によると、前記エンジンに導入する空気を浄化するエアクリーナと前記排気管とは、前記ボンネット内において前記熱交換器を挟んだ左右両側にそれぞれ振り分けて配置したものであるから、熱的に弱い前記エアクリーナに、排気ガス浄化装置の排熱の影響が及ぶのを抑制できる。

本願発明の作業機械の実施形態における一例となる、ホイルローダの左側面図である。 図１に示すホイルローダの平面図である。 本願発明の実施形態におけるディーゼルエンジンの左側面図である。 同右側面図である。 同正面図である。 同背面図である。 同平面図である。 同底面図である。 排気ガス浄化装置の外観斜視図である。 図１に示すホイルローダの右側面の拡大図である。 本願発明の作業機械の実施形態における別例となる、フォークリフトカーの側面図である。 図１１のフォークリフトカーの平面図である。 本願発明の別の実施形態におけるディーゼルエンジンの右側面図である。 同背面図である。

以下、図１〜図１０を参照して、本願発明のエンジン装置及び当該エンジン装置を備える作業機械の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下では、本実施形態における作業機械として、ローダ装置を作業部として備えるホイルローダを一例に挙げ、その構成の詳細を説明する。

図１、図２及び図１０に示すホイルローダ２１１は、左右一対の前輪２１３及び後輪２１４を有する走行機体２１６を備えている。走行機体２１６には、操縦部２１７とエンジン１とが搭載されている。走行機体２１６の前側部には、作業部であるローダ装置２１２を装着し、ローダ作業を行うことが可能に構成されている。操縦部２１７には、オペレータが着座する操縦座席２１９と、操縦ハンドル２１８と、エンジン１等を出力操作する操作手段や、ローダ装置２１２用の操作手段としてのレバー又はスイッチ等が配置されている。

ホイルローダ２１１の前部であって前車輪２１３の上方には、前述したように、作業部であるローダ装置２１２を備えている。ローダ装置２１２は、走行機体２１６の左右両側に配置されたローダポスト２２２と、各ローダポスト２２２の上端に上下揺動可能に連結された左右一対のリフトアーム２２３と、左右リフトアーム２２３の先端部に上下揺動可能に連結されたバケット２２４とを有している。

各ローダポスト２２２とこれに対応したリフトアーム２２３との間には、リフトアーム２２３を上下揺動させるためのリフトシリンダ２２６がそれぞれ設けられている。左右リフトアーム２２３とバケット２２４との間には、バケット２２４を上下揺動させるためのバケットシリンダ２２８が設けられている。この場合、操縦座席２１９のオペレータがローダレバー（図示省略）を操作することによって、リフトシリンダ２２６やバケットシリンダ２２８が伸縮作動し、リフトアーム２２３やバケット２２４を上下揺動させ、ローダ作業を実行するように構成している。

このホイルローダ２１１において、エンジン１は、操縦座席２１９の下側で、フライホイールハウジング１０が走行機体２１６の前部側に位置するように配置される。すなわち、エンジン１は、エンジン出力軸の向きがローダ装置２１２とカウンタウェイト２１５とが並ぶ前後方向に沿うように、エンジン１が配置されている。そして、このエンジン１の後方にラジエータ２４の下側に、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）が配置される。すなわち、排気ガス浄化装置２は、エンジン１に対して、カウンタウェイト２１５とエンジン１との間の下方に遠隔配置される。これにより、それ自体が重量物である排気ガス浄化装置２が、カウンタウェイト２１５の補助として機能する。

また、エンジン１は、その左側方で、新気（外部空気）を吸引するエアクリーナ３２と連結するとともに、その右側方で、排気ガス浄化装置２の吸気側と接続された排気管（排気連絡管）７２と連結する。すなわち、エアクリーナ３２と排気管７２とは、エンジン１を間に挟む位置に配置されるため、エアクリーナ３２と排気管７２が離間した位置に配置されることとなる。したがって、樹脂成型品などで構成されて熱的に弱いエアクリーナ３２が、排気管７２を通過する排ガスに基づく排熱による、変形などといった影響が及ぶことを抑制できる。

このように、操縦座席２１９下側後方に配置される、エンジン１、排気ガス浄化装置２、ラジエータ２４及びエアクリーナ３２は、カウンタウェイト２１５の上側に配置されるボンネット２２０によって覆われる。このボンネット２２０は、操縦部２１７の後方部分が開閉可能に構成されるとともに、操縦部２１７内の部分が、操縦部２１７の床面から突起したシートフレーム２２１として構成される。

ボンネット２２０のシートフレーム２２１の上側には、操縦座席２１９が着脱可能に設置される。これにより、シートフレーム２２１から操縦座席２１９を離脱したときに、シートフレーム２２１上面が開放されるため、シートフレーム２２１下側のエンジン１等について、メンテナンスが可能となる。なお、操縦座席２１９を着脱可能とする構成に限定されるものではなく、操縦座席２１９がシートフレーム２２１の上方で前側に傾動することで、シートフレーム２２１上面を開放させるものとしてもよい。このとき、図１０に示す例のように、操縦座席２１９が固設されたシートフレーム２２１自体が、前側に傾動することで、エンジン１等の上側が開放されるものとしてもよい。

エンジン１は、フライホイールハウジング１０の前面側にミッションケース１３２が連結されている。エンジン１からフライホイール１１を経由した動力は、ミッションケース１３２にて適宜変速され、前輪２１３及び後輪２１４やリフトシリンダ２２６及びバケットシリンダ２２８等の油圧駆動源１３３に伝達されることになる。

次に、図３〜図８を参照して、本願発明のエンジン装置について、上記ホイルローダ２１１等の作業機械に原動機として搭載されるディーゼルエンジン１を例に挙げて、以下に説明する。上記したように、ディーゼルエンジン１は、排気管７２を介して接続される排気ガス浄化装置２を備える。排気ガス浄化装置２は、ディーゼルエンジン１の排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）の除去に加え、ディーゼルエンジン１の排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）を低減する作用を備える。

ディーゼルエンジン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の左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の右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の後側面に冷却ファン９を設ける。シリンダブロック４の前側面にフライホイールハウジング１０を設ける。フライホイールハウジング１０内にフライホイール１１を配置する。

クランク軸３（エンジン出力軸）にフライホイール１１を軸支する。作業車両（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を介してディーゼルエンジン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、ディーゼルエンジン１の各潤滑部に供給される。

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をディーゼルエンジン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（図示省略）を介して、作業車両に搭載される燃料タンク（図示省略）を接続する。

前記燃料タンクの燃料が燃料供給ポンプ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からディーゼルエンジン１の各気筒に噴射される。

シリンダブロック４の前面左寄りの部位には、冷却水循環用の冷却水ポンプ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。作業車両に搭載されるラジエータ２４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、ディーゼルエンジン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。

シリンダブロック４の左右側面に機関脚取付け部１９がそれぞれ設けられている。各機関脚取付け部１９には、防振ゴム３５を有するとともに機体フレーム９４の左右側壁に連結された機関脚体３４がそれぞれボルト締結される。ディーゼルエンジン１は、各機関脚体３４を介して、上記ホイルローダ２１１等の作業車両における走行機体２１６の機体フレーム９４に防振支持される。これにより、ディーゼルエンジン１の振動が、機体フレーム９４へ伝達することを抑止できる。

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３２を連結する。新気（外部空気）が、エアクリーナ３２から、ＥＧＲ装置２６を介して吸気マニホールド６に送られる。

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８０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２７（コレクタ）と、エアクリーナ３２に吸気管３３を介してＥＧＲ本体ケース２７を連通させる吸気スロットル部材２８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ＥＧＲ本体ケース２７を連通させるＥＧＲバルブ部材３１とを備えている。

すなわち、吸気マニホールド６と新気導入用の吸気スロットル部材２８とがＥＧＲ本体ケース２７を介して接続されている。そして、ＥＧＲ本体ケース２７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。ＥＧＲ本体ケース２７は長筒状に形成されている。吸気スロットル部材２８は、ＥＧＲ本体ケース２７の長手方向の一端部にボルト締結されている。ＥＧＲ本体ケース２７の下向きの開口端部が、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。

また、再循環排気ガス管３０の出口側が、ＥＧＲバルブ部材３１を介してＥＧＲ本体ケース２７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の下面側に連結されている。ＥＧＲバルブ部材３１内のＥＧＲバルブ（図示省略）の開度を調節することにより、ＥＧＲ本体ケース２７へのＥＧＲガスの供給量を調節する。

上記の構成により、エアクリーナ８０から吸気スロットル部材２８を介してＥＧＲ本体ケース２７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バルブ部材３１を介してＥＧＲ本体ケース２７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。エアクリーナ８０からの新気と、排気マニホールド７からのＥＧＲガスとが、ＥＧＲ本体ケース２７内で混合された後、ＥＧＲ本体ケース２７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、ディーゼルエンジン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からディーゼルエンジン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、ディーゼルエンジン１からのＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量が低減される。

ラジエータ２４は、ディーゼルエンジン１の後方において、冷却ファン９と対向する位置に、ファンシュラウド（図示省略）を介して配置される。このラジエータ２４は、その上側が防振ゴム５９を有する上部支持ブラケット５７を介して機体フレーム９４の左右側壁部と連結されて、防振支持される。すなわち、上部支持ブラケット５７が、機体フレーム９４の左右側壁部に固着された支持部材９５，９６とボルト締結され、機体フレーム９４の左右側壁部の上側を架橋するように固定される。ラジエータ２４は、その上面が上部支持ブラケット５７に接続されることで、防振ゴム５９を介して防振支持される。また、ラジエータ２４の前面には、冷却ファン９と対向するよう、オイルクーラ２５が配置される。

このように、ラジエータ２４及びオイルクーラ２５は、ディーゼルエンジン１の後方の冷却ファン９に対向する位置において、その放熱量が小さい順に、冷却風の吐き出し方向に向けて一列に配置される。したがって、冷却ファン９が回転駆動することで、ディーゼルエンジン１後方から外気を吸引することにより、熱交換器であるラジエータ２４及びオイルクーラ２５はそれぞれ、外気（冷却風）が吹き付けられ、空冷されることになる。

エアクリーナ３２は、その一端側が吸気スロットル部材２８の吸気口と連結する吸気管３３の他端側と連結する。この吸気管３３がディーゼルエンジン１の後方に向かって延設されることで、エアクリーナ３２は、ディーゼルエンジン１の左側後方に配置される。すなわち、エアクリーナ３２は、ディーゼルエンジン１の後方に配置されるラジエータ２４の左側に配置されることとなる。

次いで、図３〜図９を参照して、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及び浄化出口管３７を有する排気ガス浄化ケース３８を備える。排気ガス浄化ケース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（ガス浄化体）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（ガス浄化体）とを、排気ガスの移動方向（図１の下側から上側）に直列に並べている。なお、排気ガス浄化ケース３８の一側部を消音器４１にて形成し、消音器４１には、テールパイプ１３５と連結される浄化出口管３７を設けている。

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。ディーゼルエンジン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。ディーゼルエンジン１の排気ガス中の粒状物質（ＰＭ）の除去に加え、ディーゼルエンジン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。

また、サーミスタ形の上流側ガス温度センサ４２と下流側ガス温度センサ４３が、排気ガス浄化ケース３８に付設される。ディーゼル酸化触媒３９のガス流入側端面の排気ガス温度を、上流側ガス温度センサ４２にて検出する。ディーゼル酸化触媒のガス流出側端面の排気ガス温度を、下流側ガス温度センサ４３にて検出する。

さらに、排気ガス浄化ケース３８に、排気ガス圧力センサとしての差圧センサ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、差圧センサ４４にて検出する。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。

電気配線コネクタを一体的に設けた差圧センサ４４が支持フレーム９７の上側に設けられたセンサ載置台（センサ支持部）９８に取付けられる。排気ガス浄化ケース３８の外側面に差圧センサ４４が配置される。差圧センサ４４には、上流側センサ配管４７と下流側センサ配管４８の一端側がそれぞれ接続される。排気ガス浄化ケース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が排気ガス浄化ケース３８に配置される。各センサ配管ボス体４９，５０に、上流側センサ配管４７と下流側センサ配管４８の他端側がそれぞれ接続される。

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、差圧センサ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、差圧センサ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、排気ガス浄化ケース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。

なお、差圧センサ４４の外側ケース部に電気配線コネクタ５１を一体的に設けると共に、上流側ガス温度センサ４２の電気配線コネクタ（図示省略）と、下流側ガス温度センサ４３の電気配線コネクタ（図示省略）を、支持フレーム９７のセンサ載置台９８に固着する。センサ載置台９８は、支持フレーム９７の上側に延設された金属板を屈曲させて構成され、その上面に、差圧センサ４４などが設置される。

ところで、支持フレーム９７は、その左右両端を屈曲させた金属板により構成される。この支持フレーム９７の左右両端の屈曲部位が、機体フレーム９４の左右側壁への締結部９９とされる。この締結部９９が機体フレーム９４の左右側壁とボルト締結されることで、機体フレーム９４の左右側壁を架橋するように、支持フレーム９７が機体フレーム９４に固定される。このように固定された支持フレーム９７は、その板面が機体フレーム９４の左右側壁に対して垂直とされる状態で、オイルクーラ２５の下側に配置されることとなる。

また、排気ガス浄化ケース３８の出口挟持フランジ４５に吊下げ体５５を一体的に形成すると共に、浄化入口管３６が設けられた排気ガス浄化ケース３８の排気ガス入口側の側面に吊下げ金具５６をボルト締結する。排気ガス浄化ケース３８の対角線方向に、吊下げ体５５と吊下げ金具５６を離間させて配置する。ディーゼルエンジン１の組立工場などにおいて、チェンブロックなどのフック（図示省略）に吊下げ体５５と吊下げ金具５６を係止し、チェンブロックなどにて排気ガス浄化ケース３８を吊下げ支持させ、ディーゼルエンジン１に排気ガス浄化ケース３８を組付ける。吊下げ体５５と吊下げ金具５６の対角線方向の配置によって、重量物である排気ガス浄化ケース３８を安定した姿勢で吊下げることができる。

また、排気ガス浄化ケース３８は、出口挟持フランジ４５に連結脚体（左ブラケット）８０がボルト締結により着脱可能に取り付けられるとともに、固定脚体（右ブラケット）８１が溶接固着される。このとき、連結脚体８０の取り付けボス部が、出口挟持フランジ４５の円弧体に設けられた貫通穴付きの脚体締結部に、ボルト締結されて取り付けられる。また、固定脚体８１が、浄化入口管３６側で、排気ガス浄化ケース３８の外周面に対して溶接で固着される。

すなわち、固定脚体８１が、排気ガス浄化ケース３８の入り口側に設置され、連結脚体８０が、排気ガス浄化ケース３８の出口側に設置される。なお、連結脚体８０は、出口挟持フランジ４５に限らず、排気ガス浄化ケース３８を組み立てる際に締結される中央挟持フランジなどの別の挟持フランジに締結されるものとしてもよい。

この排気ガス浄化ケース３８の外周に設けられた連結脚体８０及び固定脚体８１それぞれが、機体フレーム９４に固定されている支持フレーム９７に、ボルト締結される。これにより、排気ガス浄化装置２は、支持フレーム９７を介して機体フレーム９４に吊り下げ支持される。すなわち、排気ガス浄化装置２は、ディーゼルエンジン１から振動伝達が抑制されてる機体フレーム９４に支持される。したがって、ディーゼルエンジン１による排気ガス浄化装置２への振動伝達を防ぐことができるため、排気ガス浄化装置２の耐久性向上や長寿命化を図れる。

また、この排気ガス浄化装置２を支持する支持フレーム９７は、その上部に構成されるセンサ載置台９８上に、ラジエータ２４の下側と連結された下部支持ブラケット５８が当接するものとしてもよい。この下部支持ブラケット５８は、ラジエータ２４の上部を固定する上部支持ブラケット５７と同様、防振ゴム６０を備え、支持フレーム９７に対して防振支持される。また、下部支持ブラケット５８がセンサ載置台９８と連結させるものとして、下部支持ブラケット５８が支持フレーム９７によって固定されるものとしてもよい。さらに、この下部支持ブラケット５８が、支持フレーム９７と一体に構成されるものとしてもよい。

排気ガス浄化装置２を浄化入口管３６と中継管６６とを連結する排気管７２は、その一部に、蛇腹形状のフレキシブル管７３を有する。図３〜図８による構成例では、フレキシブル管７３は、ディーゼルエンジン１の後ろ側で排気管７２を下方に屈曲させた位置から浄化入口管３６との連結部分の間の位置に設けられる。このフレキシブル管７３が排気管７２に設けられることで、ディーゼルエンジン１との接続経路となる排気管７２において、ディーゼルエンジン１の振動に基づく負荷をフレキシブル管７２で吸収できる。したがって、排気管７２の損傷を防止できるだけでなく、排気ガス浄化装置２をディーゼルエンジン１の振動から保護できる。

次いで、図３に示す如く、排気マニホールド７にＥＧＲガス取出し管６１を一体的に形成する。また、排気マニホールド７に管継ぎ手部材６２をボルト締結する。ＥＧＲクーラ２９のＥＧＲガス入口部をＥＧＲガス取出し管６１にて支持すると共に、再循環排気ガス管３０を接続する管継ぎ手部材６２にて、ＥＧＲクーラ２９のＥＧＲガス出口部を支持することにより、ＥＧＲクーラ２９はシリンダブロック４（具体的には左側面）から離間して配置される。

一方、図３、図６、図７に示す如く、ディーゼルエンジン１の排気圧を高める排気絞り装置６５を備える。排気マニホールド７の排気出口を上向きに開口させている。排気マニホールド７の排気出口は、ディーゼルエンジン１の排気圧を調節するための排気絞り装置６５を介して、エルボ状の中継管６６に着脱可能に連結されている。排気絞り装置６５は、排気３を内蔵する絞り弁ケース６８と、排気絞り弁を開動制御するモータ（アクチュエータ）からの動力伝達機構などを内蔵するアクチュエータケース６９と、絞り弁ケース６８にアクチュエータケース６９を連結する水冷ケース７０を有する。前記動力伝達機構により、前記モータは、その回転軸が、絞り弁ケース６８内の前記排気絞り弁の回転軸とギア等で連動可能に構成される。

排気マニホールド７の排気出口に絞り弁ケース６８を上載し、絞り弁ケース６８に中継管６６を上載し、４本のボルトにて排気マニホールド７の排気出口体に絞り弁ケース６８を介して中継管６６を締結する。排気マニホールド７の排気出口体に絞り弁ケース６８の下面側が固着される。絞り弁ケース６８の上面側に中継管６６の下面側開口部が固着される。排気管７２を介して浄化入口管３６に中継管６６の横向き開口部を連結する。従って、上記した排気ガス浄化装置２に、中継管６６及び排気絞り装置６５を介して排気マニホールド７が接続される。排気マニホールド７の出口部から、浄化入口管３６を介して排気ガス浄化装置２内に移動した排気ガスは、排気ガス浄化装置２にて浄化されたのち、浄化出口管３７からテールパイプ１３５に移動して、最終的に機外に排出されることになる。

上記の構成により、前記差圧センサ４４にて検出された圧力差に基づいて排気絞り装置６５の前記モータを作動させることにより、スートフィルタ４０の再生制御が実行される。すなわち、スート（すす）がスートフィルタ４０に堆積したときは、排気絞り装置６５の前記排気絞り弁を閉動する制御にて、ディーゼルエンジン１の排気圧を高くすることにより、ディーゼルエンジン１から排出される排気ガス温度を高温に上昇させ、スートフィルタ４０に堆積したスート（すす）を燃焼する。その結果、スートが消失し、スートフィルタ４０が再生する。

また、負荷が小さく排気ガスの温度が低くなり易い作業（スートが堆積し易い作業）を継続して行っても、排気絞り装置６５を排気圧の強制上昇にて排気昇温機構として作用させて、スートフィルタ４０を再生でき、排気ガス浄化装置２の排気ガス浄化能力を適正に維持できる。また、スートフィルタ４０に堆積したスートを燃やすためのバーナー等も不要になる。なお、排気ガス浄化装置２の排気ガス浄化能力を維持させる排気昇温機構として、に送られる排気ガス温度を直接高めるためのヒータを備えるものとしてもよい。また、エンジン１始動時も、排気絞り装置６５の制御にてディーゼルエンジン１の排気圧を高くすることにより、ディーゼルエンジン１からの排気ガスの温度を高温にして、ディーゼルエンジン１の暖機を促進できる。

上記したように、排気絞り装置６５が、上向きに開口させた排気マニホールド７の排気出口に、絞り弁ケース６８の排気ガス取入れ側を締結することで、排気管７２が、絞り弁ケース６８を介して排気マニホールド７に接続される。したがって、高剛性の前記排気マニホールド７に排気絞り装置６５を支持でき、排気絞り装置６５の支持構造を高剛性に構成できるものでありながら、例えば排気マニホールド７に中継管６６を介して絞り弁ケース６８を接続する構造に比べ、排気絞り装置６５の排気ガス取入れ側の容積を縮小し、排気マニホールド７内の排気圧を高精度に調節できる。例えば、排気ガス浄化装置２などに供給する排気ガスの温度を、排気ガスの浄化に適した温度に簡単に維持できる。

また、排気マニホールド７の上面側に絞り弁ケース６８を締結し、絞り弁ケース６８の上面側にエルボ状の中継管６６を締結し、排気マニホールド７に対して絞り弁ケース６８と中継管６６を多層状に配置し、最上層部の中継管６６に排気管７２を連結している。したがって、排気絞り装置６５の支持姿勢を変更することなく、また中継管６６の仕様を変更することなく、例えば排気ガス浄化装置２の取付け位置などに合わせて中継管６６の取付け姿勢（排気管７２の連結方向）を変更できる。

また、排気マニホールド７の排気出口を上向きに開口し、排気マニホールド７の上面側に絞り弁ケース６８を設け、絞り弁ケース６８の上面側に絞り弁ガス出口を形成すると共に、絞り弁ケース６８の下方に、排気マニホールド７を挟んで、ＥＧＲガス冷却用のＥＧＲクーラ２９を配置している。したがって、エンジン１の一側面に沿わせて、排気マニホールド７と、排気絞り装置６５と、ＥＧＲクーラ２９をコンパクトに設置できるものでありながら、例えば排気ガス浄化装置２の配置などに対応して、絞り弁ケース６８の絞り弁ガス出口から、横向きまたは上向きに排気管７２を延設できる。したがって、作業車両のエンジンルーム内外（ディーゼルエンジン１以外の構成部品）に排気ガス浄化装置２を機能的に支持できる。また、排気マニホールド７の外側面を利用して、排気絞り装置６５及びＥＧＲクーラ２９に接続する冷却水配管（絞り出口側パイプ７７、絞り入口側パイプ７８など）をコンパクトに支持できる。

一方、ディーゼルエンジン１の左側方（排気マニホールド７側）に、ＥＧＲクーラ２９及び排気絞り装置６５に冷却水ポンプ２１を接続する冷却水配管経路（可とう性冷却水戻りホース７５、中間パイプ７６、絞り出口側パイプ７７、絞り入口側パイプ７８、冷却水取出しホース７９など）を設ける。冷却水ポンプ２１からの冷却水は、ディーゼルエンジン１の水冷部に供給されるだけでなく、その一部をＥＧＲクーラ２９及び排気絞り装置６５に送るように構成されている。

前記戻りホース７５に合金製中間パイプ７６の一端側を接続し、合金製中間パイプ７６の他端側に可とう性ホース７６ａを介して合金製絞り出口側パイプ７７の一端側を接続する。排気絞り装置６５の水冷ケース７０に絞り出口側パイプ７７の他端側を可とう性ホース（図示省略）等を介して接続すると共に、水冷ケース７０に合金製絞り入口側パイプ７８の一端側を可とう性ホース（図示省略）等を介して接続し、ＥＧＲクーラ２９の冷却水排水口に絞り入口側パイプ７８の他端側を可とう性ホース（図示省略）等を介して接続する。なお、ＥＧＲクーラ２９の冷却水取入れ口が冷却水取出しホース７９を介してシリンダブロック４に接続されている。

即ち、冷却水ポンプ２１に、ＥＧＲクーラ２９及び排気絞り装置６５が直列に接続されている。そして、前記各ホース７５，７６ａ，７９及び前記各パイプ７６〜７８などにて形成する冷却水流通経路中では、冷却水ポンプ２１とＥＧＲクーラ２９の間に排気絞り装置６５が配置される。ＥＧＲクーラ２９の上流側に、排気絞り装置６５が位置している。冷却水ポンプ２１からの冷却水の一部は、シリンダブロック４からＥＧＲクーラ２９を介して排気絞り装置６５に供給され、循環することになる。

このように冷却水の一部が供給される排気絞り装置６５は、絞り出口側パイプ７７から冷却水が供給されるとともに絞り入口側パイプ７８に冷却水を排出する。したがって、水冷ケース７０への冷却水の給水位置と排水位置が、絞り弁ケース６８内を流れる排気ガスの吸気位置と排気位置と逆となる。すなわち、水冷ケース７０の冷却水の給水位置が排水位置に比べて上側となるため、水冷ケース７０内を流れる冷却水の逆流をより確実に防止できる。

図１１及び図１２を参照して、フォークリフトカー１２０に前記ディーゼルエンジン１を搭載した構造を説明する。図１１及び図１２に示す如く、フォークリフトカー１２０は、左右一対の前輪１２２及び後輪１２３を有する走行機体１２４を備えている。走行機体１２４には、操縦部１２５とディーゼルエンジン１とが搭載されている。走行機体１２４の前側部には、荷役作業のためのフォーク１２６を有する作業部１２７が設けられている。操縦部１２５には、オペレータが着座する操縦座席１２８と、操縦ハンドル１２９と、ディーゼルエンジン1等を出力操作する操作手段や、作業部１２７用の操作手段としてのレバー又はスイッチ等が配置されている。

作業部１２７の構成要素であるマスト１３０には、フォーク１２６が昇降可能に配置されている。フォーク１２６を昇降動させて、荷物を積んだパレット（図示省略）をフォーク１２６に上載させ、走行機体１２４を前後進移動させて、前記パレットの運搬等の荷役作業を実行するように構成している。

このフォークリフトカー１２０において、ディーゼルエンジン１は、操縦座席１２８の下側に配置されるとともに、排気ガス浄化装置２がディーゼルエンジン１の後方下側に配置される。したがって、ディーゼルエンジン１と排気ガス浄化装置２とを接続する排気管７２が、操縦座席１２８の下側からカウンタウェイト１３１に向かって屈曲させて延びる構成となり、排気ガス浄化装置２がディーゼルエンジン1に対して遠隔配置される。

そして、ディーゼルエンジン１の後方には冷却ファン９に対峙する位置に、ラジエータ２４が配置され、ディーゼルエンジン１の後方左側に、エアクリーナ３２が配置される。即ち、エアクリーナ３２及び排気管７２が、ディーゼルエンジン１及びラジエータ２４を挟むように、ディーゼルエンジン１の両側に配置されるとともに、ラジエータ２４の下側に排気ガス浄化装置２が配置される。

ディーゼルエンジン１は、フライホイールハウジング１０が走行機体１２４の前部側に位置するように配置されている。すなわち、エンジン出力軸７４の向きが作業部１２７とカウンタウェイト１３１とが並ぶ前後方向に沿うように、ディーゼルエンジン１が配置されている。フライホイールハウジング１０の前面側にはミッションケース１３２が連結されている。ディーゼルエンジン１からフライホイール１１を経由した動力は、ミッションケース１３２にて適宜変速され、前輪１２２及び後輪１２３やフォーク１２６の油圧駆動源１３３に伝達されることになる。

上述の実施形態におけるエンジン装置は、図３〜図８に示すように、排気ガス浄化装置２が支持フレーム９７を介して機体フレーム９４に接続される構成とした。これにより、排気ガス浄化装置２が、ディーゼルエンジン１の振動から断絶された構造物で支持されることとなる。したがって、上述のように、排気管７２にフレキシブル管７３を設置して、ディーゼルエンジン１の振動が排気管７２から排気ガス浄化装置２に伝達することを抑制している。

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装置は、前述のようなフォークリフトカー１２０及びホイルローダ２１１に限らず、コンバイン、トラクタ等の農作業機やクレーン車等の特殊作業用車両のような各種作業機械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。

以下、本願発明のエンジン装置の別の実施形態として、図１３及び図１４を参照して説明する。なお、図１３及び図１４に示す構成において、図１〜１０と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付している。本実施形態のエンジン装置は、上述の実施形態におけるエンジン装置（図３〜図８参照）と異なり、排気ガス浄化装置２がディーゼルエンジン１に固定された構成となる。したがって、以下では、排気ガス浄化装置２の固定構造について説明する。

図１３及び図１４に示すように、排気ガス浄化装置２は、ディーゼルエンジン１におけるシリンダブロック４の左右側面に設けられた機関脚取付け部１９に、支持ブラケット２０を介して連結される。このとき、左右の支持ブラケット２０はそれぞれ、シリンダブロック４の左右側面における冷却ファン９側の機関脚取付け部１９に、機関脚体３４と共にボルト締結される。そして、左側の支持ブラケット２０が連結脚体８０及び出口挟持フランジ４５とボルト締結されるとともに、右側の支持ブラケット２０が固定脚体８１とボルト締結される。これにより、排気ガス浄化装置２は、ディーゼルエンジン１の後方下側で支持される。

このように支持される排気ガス浄化装置２の支持構造が、ディーゼルエンジン１による一体化させた構造となる。したがって、排気ガス浄化装置２の浄化入口管３６とディーゼルエンジン１の中継管６６とを連結する排気管７２は、振動伝達を防止する構成が不要となり、フレキシブル管７３を省略した構成とできる。また、排気ガス浄化装置２をディーゼルエンジン１に一体として組み付けることができるため、エンジン組立工場で、排気ガス浄化装置２をディーゼルエンジン１に組み付けて出荷することができる。

なお、本実施形態において、図１３及び図１４に示すような支持ブラケット２０により排気ガス浄化装置２をディーゼルエンジン１で支持する構成としたが、このような構成に限定されるものではない。例えば、支持ブラケット２０の代わりに、排気ガス浄化装置２とディーゼルエンジン１とを連結させる支持ブラケットが、排気ガス浄化装置２の連結脚体８０及び固定脚体８１との締結面と、ディーゼルエンジン１の左右側面における機関脚取付け部１９との締結面とを備えた、一つの部品で構成されるものであってもよい。

１ ディーゼルエンジン
２ 排気ガス浄化装置
７ 排気マニホールド
２４ ラジエータ
２５ オイルクーラ
３２ エアクリーナ
３３ 吸気管
６５ 排気絞り装置
６６ 中継管
６８ 絞り弁ケース
７０ 水冷ケース
７２ 排気管
７３ フレキシブル管
７７ 絞り出口側パイプ
７８ 絞り入口側パイプ
９４ 機体フレーム
９５ 支持部材
９６ 支持部材
９７ 支持フレーム
９８ センサ載置台
９９ 締結部

Claims (7)

1. 走行機体の後部に設けたボンネット上に操縦座席を配置し且つ前記ボンネット内に排気マニホールドを有するエンジンを配置した作業機械に搭載されるエンジン装置であって、
   前記エンジンの排気ガスを浄化処理する排気ガス浄化装置を有し、
   前記エンジンの下方に、前記排気ガス浄化装置を配置し、
   前記エンジンの排気マニホールドに排気管を介して前記排気ガス浄化装置の排気ガス入口側を接続していることを特徴とする、
   エンジン装置。
2. 前記走行機体において前記ボンネットよりも後方に設けたカウンタウェイトと、前記エンジンの排気ガスを浄化処理する排気ガス浄化装置と、を有し、前記カウンタウェイトと前記エンジンとの間の下方に、前記排気ガス浄化装置を配置するとともに、
   前記ボンネット内の後部に、前記エンジンの後部に設けた冷却ファンと対峙するように複数の熱交換器を配置し、
   前記冷却ファンによる冷却風の吐き出し方向に向けて放熱量の小さな順に前記熱交換器群を一列に並べ、前記熱交換器群の下方に前記排気ガス浄化装置を位置させていることを特徴とする、
   請求項１に記載のエンジン装置。
3. 前記排気ガス浄化装置を、その排気ガス移動方向をエンジン出力軸の長手方向に交差させて配置するとともに、前記排気ガス浄化装置を前記走行機体の機体フレームに連結していることを特徴とする、
   請求項１または２に記載のエンジン装置。
4. 前記エンジンの排気マニホールドに排気管を介して前記排気ガス浄化装置の排気ガス入口側を接続し、前記排気管の一部をフレキシブル管によって構成していることを特徴とする、
   請求項３のいずれかに記載のエンジン装置。
5. 前記排気ガス浄化装置を、その排気ガス移動方向をエンジン出力軸の長手方向に交差させて配置するとともに、前記エンジン後部の機関脚取付け部に連結することを特徴とする、
   請求項１または２に記載のエンジン装置。
6. 前記排気ガス浄化装置に向かう排気ガスを昇温させる排気昇温機構を前記排気管の中途部に設けていることを特徴とする、
   請求項１〜５のいずれかに記載のエンジン装置。
7. 前記エンジンに導入する空気を浄化するエアクリーナと前記排気管とは、前記ボンネット内において前記熱交換器を挟んだ左右両側にそれぞれ振り分けて配置していることを特徴とする、
   請求項１〜６のいずれかに記載のエンジン装置。

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