JP2015124641A - ディーゼルエンジン - Google Patents

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Abstract

【課題】エンジン本体とDPFケースとSCR触媒ケースをコンパクトに配置することができるディーゼルエンジンを提供する。【解決手段】エンジン本体1とDPFケース2とSCR触媒ケース3とを備え、DPFケース2にはDPF4が収容され、SCR触媒ケース3にはSCR触媒5が収容された、ディーゼルエンジンにおいて、エンジン本体1にDPFケース2とSCR触媒ケース3とが搭載され、DPFベースブラケット8とDPF支持台10と一対のSCR支持ステー11・11とを備え、一対のSCR支持ステー11・11は、鋳造物で、各下部がDPF支持台10に固定され、各上端部にSCR触媒ケース3の被支持部3b・3cが載置されて固定されている。【選択図】 図1

Description

本発明は、ディーゼルエンジンに関し、詳しくは、エンジン本体とDPFケースとSCR触媒ケースをコンパクトに配置することができるディーゼルエンジンに関する。
従来、ディーゼルエンジンとして、エンジン本体とDPFケースとSCR触媒ケースとを備え、DPFケースにはDPFが収容され、SCR触媒ケースにはSCR触媒が収容されたものがある(例えば、特許文献1参照)。
この種のエンジンによれば、DPFで排気中のPMの捕捉を行うとともに、SCR触媒で排気中のNOxの還元を行うことができる利点がある。
しかし、特許文献1のものでは、エンジン本体とDPFケースとSCR触媒ケースとが分離して配置されているため、問題がある。
特開2011−32946号公報(図1参照)
《問題点》 エンジン本体とDPFケースとSCR触媒ケースをコンパクトに配置することができない。
特許文献1のものでは、エンジン本体とDPFケースとSCR触媒ケースとが分離して配置されているため、エンジン本体とDPFケースとSCR触媒ケースをコンパクトに配置することができない。
本発明の課題は、エンジン本体とDPFケースとSCR触媒ケースをコンパクトに配置することができるディーゼルエンジンを提供することにある。
請求項1に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図1〜図3に例示するように、エンジン本体(1)とDPFケース(2)とSCR触媒ケース(3)とを備え、
DPFケース(2)にはDPF(4)が収容され、SCR触媒ケース(3)にはSCR触媒(5)が収容された、ディーゼルエンジンにおいて、
エンジン本体(1)にDPFケース(2)とSCR触媒ケース(3)とが搭載され、
図1〜図3に例示するように、DPF支持台(10)と一対のSCR支持ステー(11)(11)とを備え、
DPF支持台(10)は、フライホイールハウジング(6)の上部に設けられ、フライホイールハウジング(6)はシリンダブロック(12)の端部に配置された鋳造物で、DPF支持台(10)は、鋳造によるフライホイールハウジング(6)の肉盛部で形成され、DPFケース(2)はDPF支持台(10)に載置して取り付けられ、
一対のSCR支持ステー(11)(11)は、鋳造物で、各下部がDPF支持台(10)を含むフライホイールハウジング(6)に固定され、各上部にSCR触媒ケース(3)の被支持部(3b)(3c)が載置されて固定されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
(請求項1に係る発明)
請求項1に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》 エンジン本体とDPFケースとSCR触媒ケースをコンパクトに配置することができる。
図1〜図3に例示するように、エンジン本体(1)にDPFケース(2)とSCR触媒ケース(3)とが搭載されているため、エンジン本体(1)とDPFケース(2)とSCR触媒ケース(3)をコンパクトに配置することができる。
《効果》 エンジン搭載機械への搭載が容易になる。
図1〜図3に例示するように、エンジン本体(1)にDPFケース(2)とSCR触媒ケース(3)とが搭載されているため、エンジン本体(1)をエンジン搭載機械に搭載すれば、DPFケース(2)とSCR触媒ケース(3)も一括してエンジン搭載機械に搭載され、エンジン搭載機械への搭載が容易になる。
《効果》 DPFケースとSCR触媒ケースとをエンジン本体に強固に支持させることができる。
図1〜図3に例示するように、DPF支持台(10)は、フライホイールハウジング(6)の上部に設けられ、フライホイールハウジング(6)はシリンダブロック(12)の端部に配置された鋳造物で、DPF支持台(10)は、鋳造によるフライホイールハウジング(6)の肉盛部で形成され、DPFケース(2)はDPF支持台(10)に載置して取り付けられているため、DPFケース(2)を剛性の高いDPF支持台(10)によってエンジン本体(1)に強固に支持させることができる。
また、一対のSCR支持ステー(11)(11)は、鋳造物で、各下部がDPF支持台(10)を含むフライホイールハウジング(6)に固定され、各上部にSCR触媒ケース(3)の被支持部(3b)(3c)が載置されて固定されているため、SCR触媒ケース(3)が剛性の高い一対のSCR支持ステー(11)(11)を介して剛性の高いDPF支持台(10)に支持され、DPFケース(2)をエンジン本体(1)に強固に支持させることができる。
(請求項2に係る発明)
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 エンジン本体とDPFケースとSCR触媒ケースをコンパクトに配置することができる。
図1に例示するように、SCR触媒ケース(3)はDPFケース(2)の長手方向に沿う向きに方向付けられているため、SCR触媒ケース(3)はDPFケース(2)と交差せず、エンジン本体(1)とDPFケース(2)とSCR触媒ケース(3)をコンパクトに配置することができる。
(請求項3に係る発明)
請求項3に係る発明は、請求項2に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 エンジン本体とDPFケースとSCR触媒ケースをコンパクトに配置することができる。
図1〜図5(A)に例示するように、DPFケース(2)は、フライホイールハウジング(6)の真上で、シリンダヘッドカバー(7)の真後に配置され、SCR触媒ケース(3)は、DPFケース(2)の真上に配置されているため、エンジン本体(1)の空きスペースを有効利用して、エンジン本体(1)とDPFケース(2)とSCR触媒ケース(3)をコンパクトに配置することができる。
《効果》 DPFの再生効率が高い。
図1〜図5(A)に例示するように、一対のSCR支持ステー(11)(11)で、DPFケース(2)がその両端側から覆われているため、DPFケース(2)からの放熱がSCR支持ステー(11)(11)で制限され、DPF(4)が高温に維持され、排気熱でPMを焼却除去するDPF(4)の再生効率が高い。
(請求項4に係る発明)
請求項4に係る発明は、請求項2または請求項3に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気中継管の直管部とDPFケース及びSCR触媒ケースとをコンパクトに配置することができる。
図4に例示するように、排気中継管(14)の直管部(14a)は、DPFケース(2)及びSCR触媒ケース(3)の長手方向に沿う向きに方向付けられているので、排気中継管(14)の直管部(14a)とDPFケース(2)及びSCR触媒ケース(3)が交差せず、排気中継管(14)の直管部(14a)とDPFケース(2)及びSCR触媒ケース(3)とをコンパクトに配置することができる。
(請求項5に係る発明)
請求項5に係る発明は、請求項4に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 尿素水の結晶が直管部内で膠着する不具合を抑制することができる。
図9に例示するように、排気中継管(14)の直管部(14a)は、SCR触媒ケース(3)の下部前方正面で、シリンダヘッドカバー(7)の真上に配置されているので、DPFケース(2)からの放熱による直管部(14a)の過熱が防止され、尿素水(18)の結晶が直管部(14a)内で膠着する不具合を抑制することができる。
《効果》エンジンの高さを低く維持することができる。
図9に例示するように、排気中継管(14)の直管部(14a)は、SCR触媒ケース(3)の下部前方正面で、シリンダヘッドカバー(7)の真上に配置されているので、排気中継管(14)の直管部(14a)がSCR触媒ケース(3)よりも上側に大きく飛び出すことはなく、エンジンの高さを低く維持することができる。
(請求項6に係る発明)
請求項6に係る発明は、請求項4または請求項5に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 配管等各部の歪を防止することができる。
図8,9に例示するように、スリップジョイント部(17)(17)を備え、スリップジョイント部(17)は、排気中継管(14)の両端部に配置され、図10に例示するように、管部(17a)(17b)が軸長方向に伸縮摺動可能に嵌合され、締結部(17c)により所定の伸縮摺動位置で管部(17a)(17b)が固定されるように構成されているので、エンジン本体(1)にDPFケース(2)とSCR触媒ケース(3)とを搭載した後、一旦、スリップジョイント部(17)の締結を緩めることにより、捩れや位置ずれによって配管等各部に生じている応力を逃がし、配管等各部の歪を防止することができる。
(請求項7に係る発明)
請求項7に係る発明は、請求項4から請求項6に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排圧の上昇を抑制することができる。
図4に例示するDPFケース(2)の排気導出管(2a)と、SCR触媒ケース(3)の排気導入管(3a)と、排気中継管(14)の構造により、DPFケース(2)からSCR触媒ケース(3)に排気(15)を抵抗少なく通過させることができ、排圧の上昇を抑制することができる。
(請求項8に係る発明)
請求項8に係る発明は、請求項1から請求項7に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 SCR触媒ケースの支持の強化を図ることができる。
図1に例示するように、X字形の補強材(28)を備え、補強材(28)の各上端部は一対のSCR支持ステー(11)(11)に固定され、補強材(28)の各下端部はDPF支持台(10)に固定されているので、SCR支持ステー(11)(11)が補強材(28)で補強され、SCR触媒ケース(3)の支持の強化を図ることができる。
本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの背面図である。 図1のエンジンの右側面図である。 図1のエンジンの左側面図である。 図1のエンジンの平面図である。 図5(A)は図1のエンジンの一部縦断背面図、図5(B)は排気中継管の縦断背面図である。 図1のエンジンの一部横断平面図である。 図1のエンジンを後方右上から見下ろした斜視図である。 図1のエンジンを前方右上から見下ろした斜視図である。 図1のエンジンを前方左上から見下ろした斜視図である。 図1のエンジンで用いるスリップジョイント部の原理説明図である。
図1〜図10は本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンを説明する図であり、この実施形態では、立形の直列多気筒ディーゼルエンジンについて説明する。
エンジンの概要は、次の通りである。
図2に示すように、シリンダブロック(12)の上部にシリンダヘッド(20)が組み付けられ、シリンダヘッド(20)の上部にシリンダヘッドカバー(7)が組み付けられ、シリンダブロック(12)の前部にギヤケース(21)が組み付けられ、シリンダブロック(12)の後部にフライホイールハウジング(6)が組み付けされ、シリンダブロック(12)の下部にオイルパン(23)が組み付けられている。
図2に示すように、シリンダヘッド(20)の横一側には吸気マニホールド(24)が組付けられ、図3に示すように、横他側には排気マニホールド(25)が組み付けられている。
図1〜図3に示すように、エンジン本体(1)とDPFケース(2)とSCR触媒ケース(3)とを備えている。
DPFケース(2)にはDPF(4)が収容され、SCR触媒ケース(3)にはSCR触媒(5)が収容されている。
エンジン本体(1)にDPFケース(2)とSCR触媒ケース(3)とが搭載されている。
図1に示すように、DPFケース(2)内には、上流側にDOC(26)が収容され、下流側にDPF(4)が収容されている。DPFはディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称、DOCはディーゼル酸化触媒の略称である。SCR触媒ケース(3)内には、上流側にSCR触媒(5)が収容され、下流側に酸化触媒(27)が収容され、アンモニアのスリップを防止している。SCRは選択的触媒還元の略称である。図6に示すように、DPF(2)の排気導入管(2c)には過給機(22)の排気導出管(22c)が接続されている。
図1〜図3に示すように、DPF支持台(10)と一対のSCR支持ステー(11)(11)とを備えている。
DPF支持台(10)は、フライホイールハウジング(6)の上部に設けられ、フライホイールハウジング(6)はシリンダブロック(12)の端部に配置された鋳造物で、DPF支持台(10)は、鋳造によるフライホイールハウジング(6)の肉盛部で形成され、DPFケース(2)はDPF支持台(10)に載置して取り付けられている。
このフライホイールハウジング(6)は、シリンダブロック(12)の後端部に取り付けられ、フライホイールハウジング(6)の後側にミッションケース(図示せず)が連結され、シリンダブロック(12)とフライホイールハウジング(6)とミッションケースとはトラクタ等の走行機体のメインフレームとして用いられる。
一対のSCR支持ステー(11)(11)は、鋳造物で、各下部がDPF支持台(10)を含むフライホイールハウジング(6)に固定され、各上部にSCR触媒ケース(3)の被支持部(3b)(3c)が載置されて固定されている。
DPFケース(2)はDPFベースブラケット(8)に載置して取り付けられ、このDPFベースブラケット(8)がDPF支持台(10)に載置して取り付けられている。すなわち、DPFケース(2)は、DPFベースブラケット(8)を介してDPF支持台(10)に載置して取り付けられている。
なお、SCR触媒ケース(3)の被支持部(3b)(3c)は、SCR触媒ケース(3)に設けられた被支持ブラケットである。
図1に示すように、SCR触媒ケース(3)はDPFケース(2)の長手方向に沿う向きに方向付けられている。
図1〜図5(A)に例示するように、クランク軸中心軸線(19)の伸びる方向を前後方向、フライホイールハウジング(6)のある側を後側として、DPFケース(2)は、フライホイールハウジング(6)の真上で、シリンダヘッドカバー(7)の真後に配置されている。
一対のSCR支持ステー(11)(11)で、DPFケース(2)がその両端側から覆われ、一対のSCR支持ステー(11)(11)で架設状に支持されたSCR触媒ケース(3)は、DPFケース(2)の真上に配置されている。
図5、図6に示すように、一対のSCR支持ステー(11)(11)は、縦断面及び横断面のいずれもがコの字形に形成されている。
図2に示すように、SCR触媒ケース(3)は、前方に導出された前方導出ステー(9)を備え、前方導出ステー(9)は前方支持ステー(29)を介して、シリンダヘッド(20)に支持されている。これにより、SCR触媒ケース(3)の前後揺動が抑制される。
図4に示すように、DPFケース(2)の排気導出管(2a)と、SCR触媒ケース(3)の排気導入管(3a)と、排気中継管(14)とを備えている。
排気中継管(14)は、DPFケース(2)の排気導出管(2a)とSCR触媒ケース(3)の排気導入管(3a)との間に介在され、排気中継管(14)の直管部(14a)で、DPFケース(2)から導出された排気(15)と、尿素水インジェクタ(16)から噴射された尿素水(18)とが混合されるように構成されている。
排気中継管(14)の直管部(14a)は、DPFケース(2)及びSCR触媒ケース(3)の長手方向に沿う向きに方向付けられている。
図5(B)に示すように、排気中継管(14)の直管部(14a)内には、ミキサプレート(30)が設けられ、排気(15)と尿素水(18)との混合の促進が図られている。
図9に示すように、排気中継管(14)の直管部(14a)は、SCR触媒ケース(3)の下部前方正面で、シリンダヘッドカバー(7)の真上に配置されている。
図8,9に示すように、スリップジョイント部(17)(17)を備え、スリップジョイント部(17)は、排気中継管(14)の両端部に配置されている。
図10に示すように、スリップジョイント部(17)は、原理的には、管部(17a)(17b)が軸長方向に伸縮摺動可能に嵌合され、締結部(17c)により所定の伸縮摺動位置で管部(17a)(17b)が固定されるように構成されている。また、スリップジョイント部(17)は、管部(17a)(17b)が周方向に回転摺動可能に嵌合され、締結部(17c)により所定の回転摺動位置で管部(17a)(17b)が固定されるように構成されている。
締結部(17c)は締結バンドで、管部(17a)(17b)を締め付けて固定する。管部(17a)(17b)間は、ガスケット(17d)で封止される。
図6に示すように、DPFケース(2)の排気導出管(2a)は、DPFケース(2)の一端側の周壁から径方向後側に導出された後、前側に反転して、DPFケース(2)の一端側を覆うSCR支持ステー(11)の横側を通過して、前側に導出されている。
図4に示すように、SCR触媒ケース(3)の両端側のうち、DPFケース(2)の排気導出管(2a)側と同じ側を一端側、反対側を他端側として、SCR触媒ケース(3)の排気導入管(3a)は、他端側の周壁から一端側に向けて湾曲しながら導出されている。
排気中継管(14)は、湾曲管部(14b)と直管部(14a)とを備え、湾曲管部(14b)は、DPFケース(2)の排気導出管(2a)の導出端部(2b)に接続され、排気導出管(2a)の導出端部(2b)からSCR触媒ケース(3)の排気導入管(3a)に向かって湾曲しながら導出され、直管部(14a)は、湾曲管部(14b)の導出端部(14c)からSCR触媒ケース(3)の排気導入管(3a)に向かって真っ直ぐに導出され、直管部(14a)の導出端部(14d)はSCR触媒ケース(3)の排気導入管(3a)に接続されている。
図2に示すように、排気導出管(2a)の導出端部(2b)には入口側NOxセンサ(33)が取り付けられ、図4に示すように、排気中継管(14)の湾曲管部(14b)には尿素水インジェクタ(16)が取り付けられ、SCR触媒ケース(3)の排気導入管(3a)には排気温度センサ(35)が取り付けられ、SCR触媒ケース(3)の排気導出管(3d)にはNOxセンサ(34)が取り付けられている。
図1に示すように、X字形の補強材(28)を備え、補強材(28)の各上端部は一対のSCR支持ステー(11)(11)に固定され、補強材(28)の各下端部はDPF支持台(10)に固定されている。
補強材(28)の各下端部はDPFベースブラケット(8)に取り付けられている。すなわち、補強材(28)の各下端部はDPFベースブラケット(8)を介してDPF支持台(10)に固定されている。
(1) エンジン本体
(2) DPFケース
(2a) 排気導出管
(2b) 導出端部
(3) SCR触媒ケース
(3a) 排気導入管
(3b) 被支持部
(3c) 被支持部
(4) DPF
(5) SCR触媒
(6) フライホイールハウジング
(7) シリンダヘッドカバー
(10) DPF支持台
(11) SCR支持ステー
(12) シリンダブロック
(14) 排気中継管
(14a) 直管部
(14b) 湾曲管部
(14c) 導出端部
(14d) 導出端部
(15) 排気
(16) 尿素水インジェクタ
(17) スリップジョイント部
(17a) 管部
(17b) 管部
(17c) 締結部
(18) 尿素水
(19) クランク軸中心軸線

Claims (8)

  1. エンジン本体(1)とDPFケース(2)とSCR触媒ケース(3)とを備え、
    DPFケース(2)にはDPF(4)が収容され、SCR触媒ケース(3)にはSCR触媒(5)が収容された、ディーゼルエンジンにおいて、
    エンジン本体(1)にDPFケース(2)とSCR触媒ケース(3)とが搭載され、
    DPF支持台(10)と一対のSCR支持ステー(11)(11)とを備え、
    DPF支持台(10)は、フライホイールハウジング(6)の上部に設けられ、フライホイールハウジング(6)はシリンダブロック(12)の端部に配置された鋳造物で、DPF支持台(10)は、鋳造によるフライホイールハウジング(6)の肉盛部で形成され、DPFケース(2)はDPF支持台(10)に載置して取り付けられ、
    一対のSCR支持ステー(11)(11)は、鋳造物で、各下部がDPF支持台(10)を含むフライホイールハウジング(6)に固定され、各上部にSCR触媒ケース(3)の被支持部(3b)(3c)が載置されて固定されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
  2. 請求項1に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
    SCR触媒ケース(3)はDPFケース(2)の長手方向に沿う向きに方向付けられている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
  3. 請求項2に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
    クランク軸中心軸線(19)の伸びる方向を前後方向、フライホイールハウジング(6)のある側を後側として、DPFケース(2)は、フライホイールハウジング(6)の真上で、シリンダヘッドカバー(7)の真後に配置され、
    一対のSCR支持ステー(11)(11)で、DPFケース(2)がその両端側から覆われ、一対のSCR支持ステー(11)(11)で架設状に支持されたSCR触媒ケース(3)は、DPFケース(2)の真上に配置されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
  4. 請求項2または請求項3に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
    DPFケース(2)の排気導出管(2a)と、SCR触媒ケース(3)の排気導入管(3a)と、排気中継管(14)とを備え、
    排気中継管(14)は、DPFケース(2)の排気導出管(2a)とSCR触媒ケース(3)の排気導入管(3a)との間に介在され、排気中継管(14)の直管部(14a)で、DPFケース(2)から導出された排気(15)と、尿素水インジェクタ(16)から噴射された尿素水(18)とが混合されるように構成され、
    排気中継管(14)の直管部(14a)は、DPFケース(2)及びSCR触媒ケース(3)の長手方向に沿う向きに方向付けられている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
  5. 請求項4に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
    排気中継管(14)の直管部(14a)は、SCR触媒ケース(3)の下部前方正面で、シリンダヘッドカバー(7)の真上に配置されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
  6. 請求項4または請求項5に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
    スリップジョイント部(17)(17)を備え、
    スリップジョイント部(17)は、排気中継管(14)の両端部に配置され、管部(17a)(17b)が軸長方向に伸縮摺動可能に嵌合され、締結部(17c)により所定の伸縮摺動位置で管部(17a)(17b)が固定されるように構成されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン
  7. 請求項4から請求項6に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
    DPFケース(2)の排気導出管(2a)は、DPFケース(2)の一端側の周壁から径方向後側に導出された後、前側に反転して、DPFケース(2)の一端側を覆うSCR支持ステー(11)の横側を通過して、前側に導出され、
    SCR触媒ケース(3)の両端側のうち、DPFケース(2)の排気導出管(2a)側と同じ側を一端側、反対側を他端側として、
    SCR触媒ケース(3)の排気導入管(3a)は、他端側の周壁から一端側に向けて湾曲しながら導出され、
    排気中継管(14)は、湾曲管部(14b)と直管部(14a)とを備え、湾曲管部(14b)は、DPFケース(2)の排気導出管(2a)の導出端部(2b)に接続され、排気導出管(2a)の導出端部(2b)からSCR触媒ケース(3)の排気導入管(3a)に向かって湾曲しながら導出され、直管部(14a)は、湾曲管部(14b)の導出端部(14c)からSCR触媒ケース(3)の排気導入管(3a)に向かって真っ直ぐに導出され、直管部(14a)の導出端部(14d)はSCR触媒ケース(3)の排気導入管(3a)に接続されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
  8. 請求項1から請求項7のいずれかに記載されたディーゼルエンジンにおいて、
    X字形の補強材(28)を備え、補強材(28)の各上端部は一対のSCR支持ステー(11)(11)に固定され、補強材(28)の各下端部はDPF支持台(10)に固定されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
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