JP2015098791A - 作業車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】DPF及びSCRをボンネット内に配置しながらも、操縦者の視界を確保することが可能な作業車両を提供する。
【解決手段】運転操作部の前方に設けられたボンネット6の内部に、エンジン5と当該エンジン5の排気ガスを浄化するDPF20及びSCR30が配置されるトラクタであって、DPF20及びSCR30は左右に並べてエンジン5の上部に配置され、DPF20とSCR30とを接続する連結管50は、その一端がDPF20の左右の側面のうちSCR30と対向しない側(左側面)に接続されると共に、その他端がSCR30の左右の側面のうちDPF20と対向しない側(右側面)に接続され、かつDPF20及びSCR30の上端よりも低い位置に配置される。
【選択図】図10

Description

本発明は、作業車両の技術に関し、より詳細には、エンジンの排気ガスを浄化するDPF及びSCRを具備する作業車両の技術に関する。
従来、エンジンの排気ガスを浄化するDPF及びSCRに関する技術は公知となっている。例えば、特許文献1に記載の如くである。
特許文献1には、並列に配置されたDPF(Diesel Particulate Filter)及びSCR(Selective Catalytic Reduction)と、当該DPFの一側端部とSCRの他側端部とを連結する連結パイプと、当該連結パイプの上流側に設けられる還元剤供給ノズルと、を具備するエンジンの排気ガス浄化装置が記載されている。
このように構成された排気ガス浄化装置において、エンジンからの排気ガスはDPFへと供給され、当該排気ガス中のPM(Particulate Matter)が当該DPFによって捕集される。DPFを通過した排気ガスは、連結パイプを介してSCRへと供給される。この際、還元剤供給ノズルから還元剤(例えば、アンモニア)が連結パイプ内に噴射され、当該還元剤と排気ガスとが混合される。この還元剤は、SCRにおいて排気ガス中の窒素酸化物と化学反応し、当該窒素酸化物を無害成分である窒素と水に還元する。特許文献1に記載の技術では、連結パイプの全長を長く確保することで、還元剤と排気ガスとの混合を促進することができる。
しかしながら、上述のようにDPF及びSCRを具備する排気ガス浄化装置をトラクタ等の作業車両に適用する場合には、以下で述べる問題点がある。
通常、作業車両のエンジンはボンネット内に収容されており、当該ボンネット内のスペースは限られている。そこで、排気ガス浄化装置をボンネットの外側に配置する方法が考えられる。しかし、ボンネットの外側に配置した排気ガス浄化装置と作業車両に装着される種々の作業装置(例えば、フロントローダ等)とが干渉し、当該作業装置が装着できなくなるおそれがある。当該作業装置の装着を可能とするためには、作業車両自体の大幅な設計変更(ホイルベース等の変更)が必要となってしまう。
そこで、ボンネットを大型化して、当該ボンネット内に排気ガス浄化装置を配置する方法が考えられる。しかし、ボンネットを大型化すると、当該ボンネットによって操縦者の視界が遮られ、視認性や作業車両の操作性が悪化するおそれがある。
特開2009−167806号公報
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、DPF及びSCRをボンネット内に配置しながらも、操縦者の視界を確保することが可能な作業車両を提供することである。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
即ち、請求項1においては、運転操作部の前方に設けられたボンネットの内部に、エンジンと当該エンジンの排気ガスを浄化するDPF及びSCRが配置される作業車両であって、前記DPF及び前記SCRは左右に並べて前記エンジンの上部に配置され、前記DPFと前記SCRとを接続する連結管は、その一端が前記DPFの左右の側面のうち前記SCRと対向しない側に接続されると共に、その他端が前記SCRの左右の側面のうち前記DPFと対向しない側に接続され、かつ前記DPF及び前記SCRの上端よりも低い位置に配置されるものである。
請求項2においては、前記DPF及び/又は前記SCRは、後部から前部に向かって下方に傾斜するように配置され、前記連結管の少なくとも一部は、傾斜するように配置された前記DPF及び/又は前記SCRの後部の下方を通過するように配置されるものである。
請求項3においては、前記連結管は、その一端が前記DPFの前端部近傍に接続されると共に、その他端が前記SCRの前端部近傍に接続され、かつその中途部は前記一端及び前記他端から後方に向かって延びるように形成され、前記連結管の左右幅は、前部から後部に向かって狭くなるように形成されるものである。
請求項4においては、前記SCRの後端部にはマフラが接続され、前記連結管の少なくとも一部は前記マフラの下方を通過するように配置されるものである。
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
請求項1においては、DPF及びSCRの周囲の部分において、ボンネットの高さを低く抑えることができる。これによって、運転操作部から前方を見た際の視界(特に左右斜め前下方の視界)を広く確保することができる。
請求項2においては、DPF及びSCRを前下がりに配置することで、ボンネットも前下がりに形成することができ、運転操作部からボンネット越しに前方を見た際の視界(特に前下方の視界)を広く確保することができる。また、DPF及びSCRの後部の下方のスペースを通過するように連結管を配置することで、前後方向の省スペース化を図ることができる。
請求項3においては、連結管の全長を長く確保することができる。また、連結管の左右幅を前方に向かって広がるように形成することで、ボンネットも前方に向かって左右に広がるように形成することができ、運転操作部から前方を見た際の視界(特に左右斜め前方の視界)を広く確保することができる。
請求項4においては、マフラの下方のスペースを通過するように連結管を配置することで、省スペース化を図ることができる。
本発明の一実施形態に係るトラクタの全体的な構成を示した側面図。 ボンネット内の排気ガス浄化装置と操縦者の視界を示した側面模式図。 排気ガス浄化装置を示した前方斜視図。 同じく、右側面図。 同じく、左側面図。 同じく、正面図。 同じく、背面図。 同じく、平面図。 同じく、底面図。 (a)ボンネット内の排気ガス浄化装置と操縦者の視界を示した背面模式図。(b)同じく、平面模式図。 排気ガス浄化装置を示した下方分解斜視図。 DPFを取り外した状態の排気ガス浄化装置を示した後方斜視図。
以下では、図中の矢印U、矢印D、矢印F、矢印B、矢印L及び矢印Rで示した方向を、それぞれ上方向、下方向、前方向、後方向、左方向及び右方向と定義して説明を行う。
まず、図1を用いて、トラクタ1(本発明に係る作業車両の一実施形態)の全体構成について説明する。
なお、本実施形態においては、作業車両としてトラクタ1を例示するが、本発明はこれに限るものではない。すなわち作業車両は、その他の農業車両、建設車両、産業車両等であっても良い。
トラクタ1は、主として機体フレーム2、前輪3・3、後輪4・4、エンジン5、ボンネット6、変速装置7、ステアリングホイール8、座席11及びキャビン12を具備する。
機体フレーム2は、その長手方向を前後方向に向けて配置される。機体フレーム2の前部はフロントアクスル機構(不図示)を介して左右一対の前輪3・3に支持される。機体フレーム2の後部には変速装置7が設けられる。変速装置7の後部はリアアクスル機構(不図示)を介して左右一対の後輪4・4に支持される。機体フレーム2の前部にはエンジン5(ディーゼルエンジン)が設けられる。エンジン5はボンネット6に覆われる。
エンジン5の動力は、変速装置7で変速された後、前記フロントアクスル機構を経て前輪3・3に伝達可能とされると共に、前記リアアクスル機構を経て後輪4・4に伝達可能とされる。エンジン5の動力によって前輪3・3及び後輪4・4が回転駆動され、トラクタ1の走行が行われる。
エンジン5の後方には、ステアリングホイール8、種々の操作具、及び座席11等を有する運転操作部が設けられる。当該運転操作部は、キャビン12によって覆われる。
ステアリングホイール8は、キャビン12内の前部に設けられる。ステアリングホイール8は、その回動操作量に応じて左右一対の前輪3・3の切れ角を調節(変更)し、トラクタ1を操舵することができる。
次に、図2を用いて、ボンネット6内の各部材の配置の概要について説明する。
ボンネット6内の後部には、エンジン5が配置される。エンジン5の前方にはラジエータ13が配置される。ラジエータ13のさらに前方(ボンネット6内の前部)にはバッテリ14が配置され、当該バッテリ14の上方にエアクリーナ15が配置される。また、エンジン5の上部には、排気ガス浄化装置16が配置される。
次に、図3から図9までを用いて、排気ガス浄化装置16について説明する。
なお、図9においては、後述するエンジン側ブラケット70の図示を省略している。
排気ガス浄化装置16は、エンジン5の排気ガスを浄化して排出するためのものである。排気ガス浄化装置16は、主としてDPF20、SCR30、流入管40、連結管50、マフラ60、エンジン側ブラケット70及びアッシ側ブラケット80を具備する。
DPF20は、エンジン5から排出される排気ガス中のPMを捕集するためのものである。DPF20は、筒状のケース(筐体)内にPMを捕集するフィルタ等を設けて構成される。DPF20は、エンジン5の上部の左寄りの位置に配置される。DPF20は、長手方向を前後方向に向けて配置される。DPF20は、後部から前部に向かって下方に傾斜するように配置される。
SCR30は、エンジン5から排出される排気ガス中の窒素酸化物を浄化するためのものである。SCR30は、筒状のケース(筐体)内に触媒等を設けて構成される。SCR30は、エンジン5の上部の右寄りの位置(DPF20のすぐ右隣)に配置される。SCR30は、長手方向を前後方向に向けて配置される。SCR30は、後部から前部に向かって下方に傾斜するように配置される。この際、SCR30の傾斜角度は、DPF20の傾斜角度と概ね同じになるように配置される。SCR30はDPF20よりも前後方向にやや長く形成される。SCR30の後端部は、DPF20の後端部よりも後方に突出するように配置される。
また、SCR30の左側面の上部には、当該SCR30とDPF20とを連結するための上部連結ブラケット31が設けられる。上部連結ブラケット31は、板状の部材により形成される。上部連結ブラケット31の右側部は、SCR30に溶接される。上部連結ブラケット31の左側部は、ボルト等によりDPF20に固定することができる。上部連結ブラケット31の前後両端部には、クレーンのフックを引っ掛けるための貫通孔31aが形成される。また、上部連結ブラケット31の前後中途部には、ボンネット6を開閉する際の衝撃を緩和するためのボンネットダンパを取り付けることが可能な、軸状のダンパ取付部31b(図12参照)が形成される。これによって、エンジン5の上部に排気ガス浄化装置16を設けた場合であっても、前記ボンネットダンパを取り付けることができる。
流入管40は、エンジン5から排出される排気ガスをDPF20へと案内するためのものである。流入管40の一端(下端)は、エンジン5上部の左後部に接続される。流入管40の他端(上端)は、DPF20の後端部底面に形成された排気ガス流入口(不図示)に接続される。
連結管50は、DPF20を通過した排気ガスをSCR30へと案内するためのものである。連結管50は、主としてDPF側連結管51、SCR側連結管52及び還元剤供給ノズル53を具備する。
DPF側連結管51は、第一延出部51a、第二延出部51b及び第三延出部51cにより構成される。
第一延出部51aの一端は、DPF20の左側面の前端下部に形成された排気ガス流出口(不図示)に接続される。第一延出部51aの他端(左端)は、当該第一延出部51aの一端から外側(左)下方へと延びるように形成される。
第二延出部51bは、第一延出部51aの左端から後右方に向かって略水平に延びるように(後方に向かって内側に寄るように)形成される。第二延出部51bの後端は、DPF20の後端部近傍(より詳細には、前後方向において、DPF20の後端よりやや後方)まで延設される。
第三延出部51cは、第二延出部51bの後端から右方に向かって略水平に延びるように形成される。第三延出部51cの右端は、エンジン5の左右略中央まで延設される。第三延出部51cの右端にはフランジ51dが形成される。
SCR側連結管52は、第一延出部52a、第二延出部52b及び第三延出部52cにより構成される。
第一延出部52aの一端は、SCR30の右側面の前端下部に形成された排気ガス流入口(不図示)に接続される。第一延出部52aの他端(右端)は、当該第一延出部52aの一端から外側(右)下方へと延びるように形成される。
第二延出部52bは、第一延出部52aの右端から後左方に向かって略水平に延びるように(後方に向かって内側に寄るように)形成される。第二延出部52bの後端は、SCR30の後端部近傍(より詳細には、前後方向において、SCR30の後端と略同一位置)まで延設される。
第三延出部52cは、第二延出部52bの後端から左方に向かって略水平に延びるように形成される。この際、第三延出部52cの一部(より詳細には、第三延出部52cの前部)は、SCR30の後部の下方を通過するように配置される。第三延出部52cの左端は、エンジン5の左右略中央まで延設される。第三延出部52cの左端にはフランジ52dが形成される。当該フランジ52dと、DPF側連結管51のフランジ51dが固定されることで、DPF側連結管51とSCR側連結管52とが接続される。
還元剤供給ノズル53は、連結管50(SCR側連結管52)内に尿素水を噴射するものである。還元剤供給ノズル53は、SCR側連結管52(第二延出部52bと第三延出部52cとの接続部近傍)に設けられる。還元剤供給ノズル53は、図示しないタンクに接続され、当該タンクに貯溜された尿素水をSCR側連結管52内に噴射することができる。
このようにして、連結管50は、全体的にDPF20及びSCR30の上端よりも低い位置に配置されることになる。また、連結管50全体の左右幅(DPF側連結管51からSCR側連結管52までの幅)は、前部から後部に向かって狭くなるように形成される。また、連結管50を、DPF20及びSCR30の後部を通過するように形成することで、当該連結管50の全長を長く確保することができる。これによって、還元剤供給ノズル53から噴射された尿素水と排気ガスとの混合を効果的に促すことができる。
マフラ60は、排気音を低減しながら排気ガスを外部へと排出するためのものである。マフラ60の一端は、SCR30の右側面の後端下部に形成された排気ガス流出口(不図示)に接続される。マフラ60は、SCR30に接続された一端から右方に向かって所定距離だけ延びるように形成された後、上方に向かって延びるように形成される。SCR30は、その前部よりも後部が高くなるように傾斜されているため、マフラ60は連結管50の上方を通過して右方へと延設されることになる。
エンジン側ブラケット70及びアッシ側ブラケット80は、DPF20及びSCR30を上述の如くエンジン5の上部に配置(固定)するためのものである。なお、エンジン側ブラケット70及びアッシ側ブラケット80の構成については後述する。
このように構成された排気ガス浄化装置16において、エンジン5から排出される排気ガスは、流入管40を介してDPF20へと案内される。排気ガスがDPF20内を流通する際に、当該排気ガス中のPMが捕集される。
DPF20を通過した排気ガスは、連結管50を介してSCR30へと案内される。この際、連結管50を流通する排気ガス中に、還元剤供給ノズル53から尿素水が噴射される。当該尿素水は連結管50内で加水分解され、還元剤であるアンモニアが生成される。排気ガスとアンモニアは、連結管50(SCR側連結管52)内で十分に混合される。当該アンモニアは、SCR30において排気ガス中の窒素酸化物と化学反応し、当該窒素酸化物を無害成分である窒素と水に還元する。SCR30を通過した排気ガスは、マフラ60を介して外部へと排出される。
次に、図2及び図10を用いて、排気ガス浄化装置16をボンネット6内に配置した際の、操縦者の視界について説明する。
上述の如く、DPF20及びSCR30を前下がりに傾斜するように配置することで、図2に示すように、ボンネット6の上面を前下がりに傾斜するように形成することができる。これによって、ボンネット6の上面を略水平に形成する場合に比べて、運転操作部からの操縦者の視界V(特に、前下方(図中の矢印参照)の視界)を広く確保することができる。
また、上述の如く、連結管50をDPF20及びSCR30の上端よりも低い位置に配置することで、図10(a)に示すように、ボンネット6の上面の左右両端部(DPF20及びSCR30の周囲)の高さを低く(側面に向かって下方に傾斜するように)形成することができる。これによって、ボンネット6の上面を一定の高さに形成する場合に比べて、操縦者の視界V(特に、左右斜め前下方の視界)を広く確保することができる。
また、上述の如く、連結管50全体の左右幅を前部から後部に向かって狭くなるように形成することで、図10(b)に示すように、ボンネット6の左右幅を後端部から前方に向かって左右方向に広がるように形成することができる。これによって、ボンネットの左右幅を一定に形成する場合に比べて、操縦者の視界V(特に、左右斜め前方の視界)を広く確保することができる。
次に、図4、図5、図8、図11及び図12を用いて、エンジン側ブラケット70及びアッシ側ブラケット80の構成について説明する。
エンジン側ブラケット70は、DPF20及びSCR30をエンジン5の上部に固定するためのものである。エンジン側ブラケット70は、複数の板材等を組み合わせて形成される。エンジン側ブラケット70は、その下部をエンジン5の上部に固定することが可能な形状となるように形成される。また、エンジン側ブラケット70は、その上部を後述するアッシ側ブラケット80の下部に固定することが可能な形状となるように形成される。
エンジン側ブラケット70は、DPF20及びSCR30をエンジン5の上部に固定する場合、予めエンジン5の上部に固定される。
アッシ側ブラケット80は、DPF20及びSCR30をエンジン5の上部に固定するためのものである。アッシ側ブラケット80は、複数の板材等を組み合わせて形成される。
アッシ側ブラケット80は、その上部をDPF20及びSCR30に固定することが可能な形状となるように形成される。特にDPF20は、エンジン5に一旦固定された後に、メンテナンスの際に着脱する必要がある。このため、アッシ側ブラケット80には、その面を前後方向に向けて立設された一対の取付面(取付面81及び取付面82)が形成され、当該取付面にDPF20がボルト等により固定される。前方又は側方から当該取付面81及び取付面82のボルトを締めたり緩めたりすることで、DPF20の着脱を容易に行うことができる。
DPF20及びSCR30は、アッシ側ブラケット80がエンジン側ブラケット70の上部に固定される前に、予めアッシ側ブラケット80の上部に固定される。この際、SCR30の上部連結ブラケット31によって、当該SCR30とDPF20の上部が連結される。このように、DPF20、SCR30及びアッシ側ブラケット80は、エンジン5(エンジン側ブラケット70)の上部に固定される前に、予め一体的に固定される。
また、アッシ側ブラケット80は、その下部をエンジン側ブラケット70及びエンジン5の上部に固定することが可能な形状となるように形成される。具体的には、アッシ側ブラケット80は、取付部F1、取付部F2、取付部F3及び取付部F4(図4及び図5参照)において、ボルト等によりエンジン側ブラケット70及びエンジン5の上部に固定される。ここで、取付部F2は、連結管50(SCR側連結管52)の内側に位置するため、側方からボルト等を締結することが困難であるが、上方(SCR側連結管52とSCR30との隙間(図8参照))から工具を用いてボルト等を締結することが可能である。
このように、DPF20及びSCR30をエンジン5に固定する場合、一体的に固定されたDPF20、SCR30及びアッシ側ブラケット80を、エンジン5の上部に固定することになる。この際、SCR30の上部連結ブラケット31に形成された貫通孔31aにクレーンのフックを引っ掛けて、一体的に固定されたDPF20等を持ち上げて作業することができる。
以上の如く、本実施形態に係るトラクタ1(作業車両)は、
運転操作部の前方に設けられたボンネット6の内部に、エンジン5と当該エンジン5の排気ガスを浄化するDPF20及びSCR30が配置されるトラクタ1であって、
DPF20及びSCR30は左右に並べてエンジン5の上部に配置され、
DPF20とSCR30とを接続する連結管50は、その一端がDPF20の左右の側面のうちSCR30と対向しない側(左側面)に接続されると共に、その他端がSCR30の左右の側面のうちDPF20と対向しない側(右側面)に接続され、かつDPF20及びSCR30の上端よりも低い位置に配置されるものである。
このように構成することにより、DPF20及びSCR30の周囲の部分において、ボンネット6の高さを低く抑えることができる。これによって、運転操作部から前方を見た際の視界(特に左右斜め前下方の視界)を広く確保することができる。
また、DPF20及びSCR30は、後部から前部に向かって下方に傾斜するように配置され、
連結管50の少なくとも一部は、傾斜するように配置されたSCR30の後部の下方を通過するように配置されるものである。
このように構成することにより、DPF20及びSCR30を前下がりに配置することで、ボンネット6も前下がりに形成することができ、運転操作部からボンネット6越しに前方を見た際の視界(特に前下方の視界)を広く確保することができる。また、SCR30の後部の下方のスペースを通過するように連結管50を配置することで、前後方向の省スペース化を図ることができる。
また、連結管50は、その一端がDPF20の前端部近傍に接続されると共に、その他端がSCR30の前端部近傍に接続され、かつその中途部は前記一端及び前記他端から後方に向かって延びるように形成され、
連結管50の左右幅は、前部から後部に向かって狭くなるように形成されるものである。
このように構成することにより、連結管50の全長を長く確保することができる。また、連結管50の左右幅を前方に向かって広がるように形成することで、ボンネット6も前方に向かって左右に広がるように形成することができ、運転操作部から前方を見た際の視界(特に左右斜め前方の視界)を広く確保することができる。
また、SCR30の後端部にはマフラ60が接続され、
連結管50の少なくとも一部はマフラ60の下方を通過するように配置されるものである。
このように構成することにより、マフラ60の下方のスペースを通過するように連結管50を配置することで、省スペース化を図ることができる。
なお、DPF20とSCR30は、左右逆に(すなわち、DPF20を右側、SCR30を左側に)配置することも可能である。
また、連結管50(第三延出部52c)の一部(前部)がSCR30の下方を通過するものとしたが、前部だけでなく後部までがSCR30の下方を通過するように配置しても良い。
また、連結管50は、SCR30の後部の下方を通過するものとしたが、DPF20の後部の下方を通過するように配置することも、DPF20及びSCR30の双方の後部の下方を通過するように配置することも可能である。
また、DPF20及びSCR30の構成は、本実施形態に限るものではない。例えば、DPF20のフィルタの上流側に、さらにDOC(Diesel Oxidation Catalyst)を配置しても良い。
また、SCR30に用いる還元剤は、アンモニアに限るものではない。
1 トラクタ(作業車両)
5 エンジン
6 ボンネット
20 DPF
30 SCR
50 連結管
60 マフラ

Claims (4)

  1. 運転操作部の前方に設けられたボンネットの内部に、エンジンと当該エンジンの排気ガスを浄化するDPF及びSCRが配置される作業車両であって、
    前記DPF及び前記SCRは左右に並べて前記エンジンの上部に配置され、
    前記DPFと前記SCRとを接続する連結管は、その一端が前記DPFの左右の側面のうち前記SCRと対向しない側に接続されると共に、その他端が前記SCRの左右の側面のうち前記DPFと対向しない側に接続され、かつ前記DPF及び前記SCRの上端よりも低い位置に配置される、
    作業車両。
  2. 前記DPF及び/又は前記SCRは、後部から前部に向かって下方に傾斜するように配置され、
    前記連結管の少なくとも一部は、傾斜するように配置された前記DPF及び/又は前記SCRの後部の下方を通過するように配置される、
    請求項1に記載の作業車両。
  3. 前記連結管は、その一端が前記DPFの前端部近傍に接続されると共に、その他端が前記SCRの前端部近傍に接続され、かつその中途部は前記一端及び前記他端から後方に向かって延びるように形成され、
    前記連結管の左右幅は、前部から後部に向かって狭くなるように形成される、
    請求項2に記載の作業車両。
  4. 前記SCRの後端部にはマフラが接続され、
    前記連結管の少なくとも一部は前記マフラの下方を通過するように配置される、
    請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の作業車両。
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