JP2017025743A - エンジン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料タンクを尿素水タンクの支持部材として兼用でき、尿素水タンクの取付け構造を簡略化できるようにしたエンジン装置を提供しようとするものである。
【解決手段】 本願発明のエンジン装置は、ディーゼルエンジン１の排気ガス中に尿素水を噴射する尿素混合管３９と、ディーゼルエンジン１の排気ガス中の窒素酸化物質を除去するＳＣＲケース２９と、尿素混合管３９内に尿素水タンク７１の尿素水を供給する尿素水供給装置７３を備え、尿素水タンク７１に尿素水用配管８０ｃ，８０ｄを介して尿素水供給装置７３を接続する。ディーゼルエンジン１の燃料タンク４５に凹部１１１を設け、凹部１１１に尿素水タンク７１を支持させるように構成した。
【選択図】図１

Description

本願発明は、農業機械（トラクタ、コンバイン）または建設機械（ブルドーザ、油圧ショベル、ローダー）などに搭載する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、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）、または排気ガス中に含まれた窒素酸化物質（ＮＯｘ）等を除去する排気ガス浄化装置が搭載されたエンジン装置に関するものである。

従来から、ディーゼルエンジンの排気経路中に、排気ガス浄化装置（排気ガス後処理装置）として、ディーゼルパティキュレートフィルタを内設したケース（以下、ＤＰＦケースという）と、尿素選択還元型触媒を内設したケース（以下、ＳＣＲケースという）を設け、ＤＰＦケースとＳＣＲケースに排気ガスを導入して、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が知られている（例えば特許文献１〜３参照）。

特許第３９０４７６８号公報 特許第５０２０１８５号公報 特許第５３４９５７５号公報

特許文献１〜３における排気ガス浄化装置は、尿素選択還元型触媒を備えた構成とするため、ＤＰＦケース出口とＳＣＲケース入口の間に尿素混合管を固定し、尿素混合管内に尿素水タンクの尿素水を尿素水ポンプにて供給している。そのため、ディーゼルエンジンの排気経路に排気ガス浄化装置を組み込んだ場合、エンジン装置に供給させる燃料を貯留する燃料タンクだけでなく、尿素水を貯留する尿素水タンクが必要となる。

従って、排気ガス浄化装置を有するエンジン装置を搭載した車両や機械において、燃料タンクの支持構造に加えて、尿素水タンクの支持構造を新たに追加しなければならないばかりか、尿素水タンクの搭載スペースを確保しなければならない。また、ディーゼルエンジンを停止させたときに、尿素水ポンプによる尿素水供給経路内に尿素水が残留する場合があり、低温環境下において、残留した尿素水の凍結などにより、尿素水供給経路の破損や故障などが起こる恐れがある。

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。

前記目的を達成するため、本願発明のエンジン装置は、エンジンの排気ガス中に尿素水を噴射する尿素混合管と、前記エンジンの排気ガス中の窒素酸化物質を除去するＳＣＲケースと、前記尿素混合管内に尿素水タンクの尿素水を供給する尿素水供給装置を備え、前記尿素水タンクに尿素水用配管を介して尿素水供給装置を接続するエンジン装置において、前記エンジンの燃料タンクに凹部を設け、前記凹部に尿素水タンクを支持させるように構成したものである。

上記エンジン装置において、前記燃料タンクの凹部または前記尿素水タンクに係合部を形成し、前記係合部を介して前記燃料タンクの凹部に前記尿素水タンクを合体させるように構成したものとしてもよい。

上記エンジン装置において、前記尿素水ポンプ装置の停止にて前記尿素水供給装置内または尿素水用配管内に尿素水が残留または浸入するのを防止する排除手段を設けたものとしてもよい。

本願発明によれば、燃料タンクの凹部に尿素水タンクに支持できる構成とすることで、燃料タンクを尿素水タンクの支持部材として兼用でき、尿素水タンクの取付け構造を簡略化できると共に、燃料タンクの注油口と尿素水タンクの注水口を近接させて配置でき、燃料または尿素水を容易に供給できる。

本願発明によれば、燃料タンクの凹部または前記尿素水タンクに係合部を形成し、係合部を介して前記燃料タンクの凹部に尿素水タンクを合体させる構成とすることで、尿素水タンクの固定構造を簡略化でき、燃料タンクへの尿素水タンクの組付け作業性を向上できる。

本願発明によれば、排除手段を設けた構成とすることで、尿素水供給装置内または尿素水用配管内で尿素水が凍結するのを防止できるものでありながら、尿素水用配管を大径ホースにて形成する必要がなく、作業車両などへの組付け作業などを簡略化できる。また、低温環境下において、保管状態の尿素水供給装置内の空気が凝縮して、尿素水タンクから尿素水供給装置内に尿素水を吸い込むことを阻止できる。

本願発明におけるディーゼルエンジンと燃料供給経路及び尿素水供給経路の関係を示す概略図である。 燃料供給経路及び尿素水供給経路の構成を示す機能ブロック図である。 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。 尿素水タンクの燃料タンクへの取付け構成を説明する斜視図である。 尿素水タンクの構成を示す斜視図である。 尿素混合管の尿素水供給制御のフローチャートである。 別実施形態となる尿素水タンクの燃料タンクへの取付け構成を説明する斜視図である。 同尿素水タンクの構成を示す斜視図である。 ディーゼルエンジンを搭載したトラクタの左側面図である。 同平面図である。 ディーゼルエンジンを搭載した作業車両の側面図である。 同作業車両の平面図である。

以下に、本願発明を具体化した実施形態を図面（図１〜図１０）に基づいて説明する。図１はディーゼルエンジン１と燃料タンク及び尿素水タンクとの関係を示す概略図、図２は燃料供給経路及び尿素水供給経路の構成を示す機能ブロック図である。

図１及び図２を参照しながら、本実施形態におけるエンジン装置の全体構成ついて説明する。本実施形態のエンジン装置は、ディーゼルエンジン１と、ディーゼルエンジン１の排気経路に設けられた排気ガス浄化装置２７と、ディーゼルエンジン１に燃料を供給する燃料タンク４５と、選択触媒還元用尿素水溶液を貯蔵する尿素水タンク７１と、尿素混合管３９に尿素水溶液を供給する尿素水供給装置７３とを備える。

図１及び図２に示す如く、ディーゼルエンジン１における四気筒分の各インジェクタ４７には、コモンレール４３及び燃料供給ポンプ４２を介して、燃料タンク４５を接続している。各インジェクタ４７は、電磁開閉制御型の燃料噴射バルブ４８を備えている。コモンレール４３は、円筒状の蓄圧室を備えている。燃料供給ポンプ４２の吸入側は、燃料フィルタ４４及び低圧管（燃料供給管）８０ａを介して燃料タンク４５に接続している。燃料タンク４５内の燃料は、燃料フィルタ４４及び低圧管８０ａを介して燃料供給ポンプ４２に吸い込まれる。燃料供給ポンプ４２の吐出側には、高圧管８１を介してコモンレール４３を接続している。コモンレール４３には、四本の燃料噴射管８８を介して四気筒分のインジェクタ４７を接続している。

燃料タンク４５には、燃料戻り管８０ｂを介して燃料供給ポンプ４２を接続している。コモンレール４３の長手方向の端部には、蓄圧室内の燃料の圧力を制限する戻り管コネクタ９０を介して、コモンレール戻り管８９の一端側を接続している。コモンレール戻り管８９の他端側は燃料戻り管８０ｂを介して燃料タンク４５に接続している（燃料戻り管８０ｂに合流している）。燃料供給ポンプ４２の余剰燃料とコモンレール４３の余剰燃料とは、燃料戻り管８０ｂｄ及びコモンレール戻り管８９を介して燃料タンク４５に回収される。

上記の構成において、燃料タンク４５の燃料は燃料供給ポンプ４２によってコモンレール４３に圧送され、高圧の燃料としてコモンレール４３に蓄えられる。各燃料噴射バルブ４８をそれぞれ開閉制御（電子制御）することによって、コモンレール４３内の高圧の燃料が、噴射圧力、噴射時期、噴射期間（噴射量）を高精度にコントロールされた上で、各インジェクタ４７からディーゼルエンジン１の各気筒に噴射される。このため、エンジン１から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減できると共に、エンジン１の騒音振動を低減できる。

図１に示す如く、排気ガス浄化装置２７は、ディーゼルエンジン１の排気ガス中の粒子状物質を除去するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）としての第１ケース２８と、ディーゼルエンジン１の排気ガス中の窒素酸化物質を除去する尿素選択触媒還元（ＳＣＲ）システムとしての第２ケース２９を備える。ディーゼルエンジン１の各気筒から排気マニホールド６（図３参照）に排出された排気ガスは、排気ガス浄化装置２７等を経由して、外部に放出される。排気ガス浄化装置２７によって、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）や、粒子状物質（ＰＭ）や、窒素酸化物質（ＮＯｘ）を低減するように構成している。

また、ディーゼルエンジン１に空気を強制的に送り込む過給機３８（図３参照）などを介して、排気マニホールド６の排気ガス出口（図３参照）に第１ケース２８の排気入口側を連通させ、ディーゼルエンジン１の排気ガスを第１ケース２８内に導入する。一方、第１ケース２８の排気出口側に尿素混合管３９を介して第２ケース２９の排気入口側を接続させ、第１ケース２８の排気ガスを第２ケース２９内に導入するように構成している。

さらに、尿素混合管３９の排気上流側端部に尿素水噴射部１４６を設けており、尿素水噴射部１４６に尿素水噴射体７６を固定している。尿素水噴射ノズル７６から尿素水が尿素水噴射部１４６内に噴射され、尿素混合管３９の内部で、ディーゼルエンジン１からの排気ガスに尿素水が混合される。尿素水が混合された排気ガスは第２ケース２９を通過して、排気ガス中の窒素酸化物質（ＮＯｘ）が低減され、ＳＣＲ出口管３７から外部に放出される。

尿素水供給装置７３は、尿素水タンク７１内の尿素水溶液を圧送する尿素水ポンプ７４と、尿素水ポンプ７４を駆動する尿素水供給用電動モータ７５を備えるものであり、尿素水タンク７１と尿素水供給装置７３の間に、尿素水配管としての尿素水供給管（尿素水用配管）８０ｃまたは尿素水戻し管（尿素水用配管）８０ｄを接続させると共に、尿素混合管３９の尿素水噴射体７６（尿素水噴射部１４６）に尿素水噴射管７７を介して尿素水ポンプ７４を接続させている。

上記の構成により、尿素水タンク７１内の尿素水が尿素水ポンプ７４から尿素水噴射体７６（尿素水噴射部１４６）に圧送される。そして、尿素水ポンプ７４により、尿素混合管３９の尿素水供給側に設けた尿素水噴射体７６（尿素水噴射部１４６）に尿素水タンク７１内の尿素水溶液を供給する。これにより、尿素混合管３９内部に尿素水噴射体７６から尿素水溶液を噴霧して、尿素混合管３９内に供給される尿素水が加水分解にて、第１ケース２８から第２ケース２９に至る排気ガス中にアンモニアとして混合される。

図１に示す如く、燃料タンク４５は、上面に凹部１１１を設けており、凹部１１１に尿素水タンク７１を支持させるように構成している。燃料タンク４５を尿素水タンク７１の支持部材として兼用でき、尿素水タンク７１の取付け構造を簡略化できる。また、燃料タンク４５の注油口４６と尿素水タンク７１の注水口７２を近接させて配置でき、燃料または尿素水を容易に供給できる。

燃料タンク４５の凹部１１１は、燃料タンク１１の上面及び一側面それぞれの一部を切り欠いて構成している。即ち、燃料タンク４５の上面において、一側面との辺縁から中途部まで逆側の他側面に向けて、凹部１１１による切欠部分を形成し、燃料タンク４５の一側面において、上面との辺縁から中途部まで下側に向けて、凹部１１１による切欠部分を形成している。燃料タンク４５は、凹部１１１の切欠部分を設けた一側面上方に、注油口４６を備えている。また、凹部１１１に嵌合された尿素水タンク７１は、燃料タンク４５と同一面となる側面上方に、注水口７２を備えている。

燃料タンク４５は、低圧管（燃料供給管）８０ａ及び燃料戻り管８０ｂを介して、ディーゼルエンジン１と接続している。また、尿素水タンク７１は、尿素水供給管８０ｃ及び尿素水戻し管８０ｄを介して、尿素水供給装置７３と接続している。燃料供給管８０ａ及び燃料戻り管８０ｂによる燃料用配管と、尿素水供給管８０ｃ及び尿素水戻し管８０ｄによる尿素水用配管とが、配管束８０として纏められて、ディーゼルエンジン１及び尿素水供給装置７３と燃料タンク４５及び尿素水タンク７１との間に配設されている。

燃料用配管８０ａ，８０ｂと尿素水用配管８０ｃ，８０ｄを配管束（配管集合体）８０として配設することで、燃料用配管８０ａ，８０ｂと尿素水用配管８０ｃ，８０ｄとの間で熱交換できる。従って、燃料用配管８０ａ，８０ｂを通過する燃料の温度上昇を抑制するとともに、尿素水用配管８０ｄ，８０ｄを通過する尿素水の凍結を防止できる。

図１に示すように、ディーゼルエンジン１の同一側面（吸気マニホールド３側側面）に、燃料ポンプ４２、コモンレール４３、及び燃料フィルタ４４を配置している。また、排気ガス浄化装置２７の尿素水噴射体７６及び尿素水供給装置７３も、ディーゼルエンジン１の同一側面（吸気マニホールド３側側面）側に配置している。また、図１の実施形態において、尿素水供給装置７３を、排気ガス浄化装置２７の支持台８７の一側面に固定して、ＳＣＲケース２９の排気出口側下方に配置する。これにより、尿素水供給装置７３を、尿素水噴射体７６下方に近接させて配置でき、尿素水噴射管７７を短尺に構成できる。

図１に示す如く、ディーゼルエンジン１における同一面側に、燃料ポンプ４２、コモンレール４３、燃料フィルタ４４、尿素水噴射体７６、及び尿素水供給装置７３を配置している。従って、配管側８０の一端から分岐させた燃料用配管８０ａ，８０ｂ及び尿素水用配管８０ｃ，８０ｄだけでなく、尿素水噴射管７７、高圧管８１、及びコモンレール管８９についても、ディーゼルエンジン１の同一側方で連結できるため、その配管作業及びメンテナンス作業における煩雑さを解消できる。

次いで、図３〜図７を参照しながら、ディーゼルエンジン１の全体構造について説明する。図３はディーゼルエンジン１の排気マニホールド６が設置された左側面図、図４はディーゼルエンジン１の吸気マニホールド３が設置された右側面図、図５はディーゼルエンジン１の冷却ファン２４が設置された正面図である。なお、排気マニホールド６が設置された側をディーゼルエンジン１の左側面と称し、吸気マニホールド３が設置された側をディーゼルエンジン１の右側面と称し、冷却ファン２４が設置された側をディーゼルエンジン１の正面と称する。

図３〜図７に示す如く、ディーゼルエンジン１のシリンダヘッド２の一側面には吸気マニホールド３が配置されている。シリンダヘッド２は、エンジン出力軸４（クランク軸）とピストン（図示省略）が内蔵されたシリンダブロック５に上載されている。シリンダヘッド２の他側面に排気マニホールド６が配置されている。シリンダブロック５の正面と背面からエンジン出力軸４の前端と後端を突出させている。

図３〜図７に示す如く、シリンダブロック５の背面にフライホイールハウジング８を固着している。フライホイールハウジング８内にフライホイール９を設ける。エンジン出力軸４の後端側にフライホイール９を軸支させている。フライホイール９を介してディーゼルエンジン１の動力を取り出すように構成している。さらに、シリンダブロック５の下面にはオイルパン１１が配置されている。

図４〜図７に示すように、吸気マニホールド３には、再循環用の排気ガスを取込む排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）１５を配置する。エアクリーナ１６（図１３参照）が吸気マニホールド３に接続される。エアクリーナ１６にて除塵・浄化された外部空気は、吸気マニホールド３に送られ、ディーゼルエンジン１の各気筒に供給されるように構成している。

上記の構成により、ディーゼルエンジン１から排気マニホールド６に排出された排気ガスの一部が、排気ガス再循環装置１５を介して、吸気マニホールド３からディーゼルエンジン１の各気筒に還流されることによって、ディーゼルエンジン１の燃焼温度が下がり、ディーゼルエンジン１からの窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量が低減され、かつディーゼルエンジン１の燃費が向上される。

なお、シリンダブロック５内とラジエータ１９（図１３参照）に冷却水を循環させる冷却水ポンプ２１を備える。ディーゼルエンジン１の冷却ファン２４設置側に冷却水ポンプ２１を配置する。エンジン出力軸４にＶベルト２２などを介して冷却水ポンプ２１及び冷却ファン２４を連結し、冷却水ポンプ２１及び冷却ファン２４を駆動する。冷却水ポンプ２１から、排気ガス再循環装置１５のＥＧＲクーラ１８を介して、シリンダブロック５内に冷却水を送込む一方、冷却ファン２４風にてディーゼルエンジン１を冷却するように構成している。

図３〜図７に示す如く、前記ディーゼルエンジン１の各気筒から排出された排気ガスを浄化するための排気ガス浄化装置２７として、ディーゼルエンジン１の排気ガス中の粒子状物質を除去するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）としての第１ケース２８と、ディーゼルエンジン１の排気ガス中の窒素酸化物質を除去する尿素選択触媒還元（ＳＣＲ）システムとしての第２ケース２９を備える。図７に示すように、ＤＰＦケースとしての第１ケース２８には、酸化触媒３０と、スートフィルタ３１が内設される。ＳＣＲケースとしての第２ケース２９には、尿素選択触媒還元用のＳＣＲ触媒３２と、酸化触媒３３が内設される。

ディーゼルエンジン１の各気筒から排気マニホールド６に排出された排気ガスは、排気ガス浄化装置２７等を経由して、外部に放出される。排気ガス浄化装置２７によって、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）や、粒子状物質（ＰＭ）や、窒素酸化物質（ＮＯｘ）を低減するように構成している。

図５〜図７に示す如く、第１ケース２８と第２ケース２９は、平面視でディーゼルエンジン１の出力軸（クランク軸）４と交叉する直交方向に長く延びた長尺円筒形状に構成している。第１ケース２８の筒形状両側（排気ガス移動方向一端側と同他端側）には、排気ガスを取入れるＤＰＦ入口管３４と、排気ガスを排出するＤＰＦ出口管３５を設けている。同様に、第２ケース２９の両側（排気ガス移動方向一端側と同他端側）には、排気ガスを取入れるＳＣＲ入口管３６と、排気ガスを排出するＳＣＲ出口管３７を設けている。

また、排気マニホールド６の排気ガス出口に、ディーゼルエンジン１に空気を強制的に送り込む過給機３８と、排気マニホールド６にボルト締結する排気ガス出口管７を配置している。過給機３８と排気ガス出口管７を介して排気マニホールド６にＤＰＦ入口管３４を連通させ、ディーゼルエンジン１の排気ガスを第１ケース２８内に導入する。一方、後述する尿素混合管３９を介して、ＤＰＦ出口管３５にＳＣＲ入口管３６を接続させ、第１ケース２８の排気ガスを第２ケース２９内に導入するように構成している。加えて、ＤＰＦ出口管３５と、尿素混合管３９は、ボルト締結させるＤＰＦ出口側フランジ体４１にて着脱可能に接続されている。なお、ＳＣＲ入口管３６と尿素混合管３９は、溶接加工にて一体的に接続されている。

図４に示す如く、ディーゼルエンジン１の多気筒分の各インジェクタ４７（図２参照）に、燃料タンク４５（図１及び図２参照）を接続する燃料ポンプ４２とコモンレール４３を備える。シリンダヘッド２の吸気マニホールド３設置側にコモンレール４３と燃料フィルタ４４を配置し、吸気マニホールド３下方のシリンダブロック５に燃料ポンプ４２を配置している。なお、各インジェクタ４７は、電磁開閉制御型の燃料噴射バルブ４８（図２参照）を有する。

燃料タンク４５内の燃料が燃料フィルタ４４を介して燃料ポンプ４２に吸込まれる一方、燃料ポンプ４２の吐出側にコモンレール４３が接続され、円筒状のコモンレール４３がディーゼルエンジン１の各インジェクタにそれぞれ接続されている。なお、燃料ポンプ４２からコモンレール４３に圧送される燃料のうち余剰分は、燃料タンク４５に戻され、高圧の燃料がコモンレール４３内に一時貯留され、コモンレール４３内の高圧燃料がディーゼルエンジン１の各気筒（シリンダ）内部に供給される。

上記の構成により、前記燃料タンク４５の燃料が燃料ポンプ４２によってコモンレール４３に圧送され、高圧の燃料がコモンレール４３に蓄えられると共に、前記各インジェクタ４７の燃料噴射バルブ４８がそれぞれ開閉制御されることによって、コモンレール４３内の高圧の燃料がディーゼルエンジン１の各気筒に噴射される。即ち、前記各インジェクタ４７の燃料噴射バルブ４８を電子制御することによって、燃料の噴射圧力、噴射時期、噴射期間（噴射量）を高精度にコントロールできる。したがって、ディーゼルエンジン１から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減できる。

次いで、図３〜図７を参照して、前記第１ケース２８と第２ケース２９の取付け構造を説明する。図３〜図７に示す如く、シリンダヘッド２の前面のうち右側角隅部に下端側をボルト締結する前部支脚体８２と、シリンダヘッド２の左側面のうち前側角隅部に下端側をボルト締結する側部支脚体８４と、シリンダヘッド２の後面に下端側をボルト締結する後部支脚体８６を備え、シリンダヘッド２に各支脚体８２，８４，８６を立設させる。板金加工にて形成した矩形状の支持台８７を備え、各支脚体８２，８４，８６の上端側に支持台８７の側面及び上面側をボルト締結させている。

図３〜図７に示す如く、第１ケース２８と第２ケース２９を平行に配置させる挟持体として、一対の左ケース固定体９５及び右ケース固定体９６と、両端側に締結ボルトを設けた４本の締結バンド９７を備える。左ケース固定体９５及び右ケース固定体９６の後側に左右一対の締結バンド９７にて第１ケース２８を着脱可能に固着させると共に、左ケース固定体９５及び右ケース固定体９６の前側に左右一対の締結バンド９７にて第２ケース２９を着脱可能に固着させる。したがって、左右方向に長尺な円筒状の第１ケース２８と第２ケース２９が、ディーゼルエンジン１の上面側に平行に配置されるもので、ディーゼルエンジン１上面後側に第１ケース２８が位置し、ディーゼルエンジン１上面前側に第２ケース２９が位置する。ディーゼルエンジン１の上面側に、第１ケース２８と第２ケース２９の支持高さを異ならせて、ディーゼルエンジン１上面の低い位置に尿素混合管３９を支持し、ディーゼルエンジン１の上面側高さを嵩低く形成可能に構成している。

図３〜図７に示す如く、左ケース固定体９５及び右ケース固定体９６の前後端部に前後支持フレーム体９８を取付け位置（支持姿勢）調節可能にボルト締結させ、右ケース固定体９６の側面に側部支持フレーム体１０５を取付け位置（支持姿勢）調節可能にボルト締結させ、左右ケース固定体９５，９６と前後支持フレーム体９８と側部支持フレーム体１０５を四角枠状に連結させ、支持台８７の上面に前後支持フレーム体９８と側部支持フレーム体１０５をボルト締結させ、左右ケース固定体９５，９６と締結バンド９７を介して支持台８７の上面に第１ケース２８と第２ケース２９を固着させ、排気浄化ユニットとしての排気ガス浄化装置２７を構成している。

また、左ケース固定体９５の前端側と右ケース固定体９６の後端側に左右のユニット吊下げ部材９１をボルト締結させて、左右ケース固定体９５，９６と前後支持フレーム体９８の四角枠の対角線位置に左右のユニット吊下げ部材９１を配置し、ホイストまたはチェンブロックなどの荷役機械を用いて、左右のユニット吊下げ部材９１を介して排気ガス浄化装置２７を吊下げ移動可能に構成している。一方、ディーゼルエンジン１のシリンダヘッド２の左側前部と背面部に前後のエンジン吊下げ部材１０２，１０３をボルト締結させて、ホイストまたはチェンブロックなどの荷役機械を用いて、前後のエンジン吊下げ部材１０２，１０３を介してディーゼルエンジン１を吊下げ移動可能に構成している。

次いで、図３〜図７に示す如く、尿素の加水分解にてアンモニアを形成させる直管状部１４５と、直管状部１４５の排気上流側端部に設ける尿素水噴射部１４６と、エルボ管状部１８５にて、前記尿素混合管３９を形成している。ＤＰＦ出口管３５の排気ガス出口側に尿素水噴射部１４６の排気ガス入口側をＤＰＦ出口側フランジ体４１にてボルト締結させると共に、尿素水噴射部１４６の排気ガス出口側に直管状部１４５の排気ガス入口側を溶接固定させ、直管状部１４５の排気ガス出口側にエルボ管状部１８５の排気ガス入口側を溶接固定させ、第１ケース２８から尿素混合管３９に排気ガスを移動させるように構成している。

図３〜図７に示す如く、第２ケース２９の出口側蓋体１４１は、内側ケース１３６に連結した排気ガス入口側の直径寸法よりも、ＳＣＲ出口管３７が連結される排気ガス出口側の直径寸法が小さい円錐台形状円筒にて形成されている。出口側蓋体１４１の排気ガス出口の外側面に平板状支持ステー体１４２を配置し、ＳＣＲ出口管３７と支持ステー体１４２を出口側蓋体１４１にボルト締結する。なお、出口側蓋体１４１の排気ガス出口の外側面に平板状支持ステー体１４２を溶接固定してもよい。

図３〜図７に示す如く、第２ケース２９の外周方向に支持ステー体１４２の一端側を延設させ、支持ステー体１４２の延設端部に混合管支持体１４３の一端側をボルト締結し、混合管支持体１４３の他端側に受け部を設け、尿素混合管３９の尿素水噴射部１４６に混合管支持体１４３の受け部を溶接固定し、支持ステー体１４２と混合管支持体１４３を介して、第２ケース２９の排気ガス出口側に尿素混合管３９の尿素水噴射部１４６を支持するように構成している。尿素混合管３９の尿素水噴射部１４６に尿素水噴射体（尿素水噴射ノズル）７６を取付け、尿素混合管３９の内部に尿素水噴射体７６から尿素水溶液を噴霧する。

次いで、図８及び図９を参照して、燃料タンク４５及び尿素水タンク７１の構成を説明する。なお、給油口４６が設置された側を燃料タンク４５の正面と称する。図８及び図９に示す如く、燃料タンク４５は、正面及び上面の一部を切り欠いた凹部１１１を備えており、凹部１１１は、上面及び正面を開放された形状で構成されている。燃料タンク４５の正面には、凹部１１１の周辺位置に、給油口４６を設けている。また、凹部１１１の左右側面には、尿素水タンク７１を係止させる係合部１１２を設けている。図８の例では、係合部１１２は、凹部１１１の底面から凹部１１１の側面に沿って立設させた突状部で構成される。

図８及び図９に示す如く、尿素水タンク７１は、燃料タンク４５の凹部１１１に対して前方又は上方から挿入可能な形状で構成されており、その左右側面に、凹部１１１の係合部１１２に係止する係合部１１３を備える。図８及び図９の例では、係合部１１３は、尿素水タンク７１の底面から左右側面に沿って凹設させた溝部で構成される。尿素水タンク７１を燃料タンク４５に合体させる際、凹部１１１の係合部１１２に尿素水タンク７１の係合部１１３を係止させて、尿素水タンク７１を凹部１１１に嵌合させる。従って、尿素水タンク７１は、燃料タンク４５に嵌合させたとき、係合部１１２，１１３の係止により位置ずれなく凹部１１１に収容し、固定できる。また、係合部１１２，１１３の係止により、尿素水タンク７１が凹部１１１より外れにくくなる。なお、係合部１１２，１１３については、燃料タンク４５の係合部１１２を溝部とする一方、尿素水タンク７１の係合部１１３を突状部で構成するものとしてもよい。

図９に示す如く、尿素水タンク７１を燃料タンク４５の凹部１１１に収容する構成とすることで、燃料タンク４５と尿素水タンク７１とを一体的に構成できるとともに、尿素水タンク７１を取り外し可能に構成できる。従って、尿素水タンク７１を凹部１１１に収容させることで、尿素水タンク７１を燃料タンク４５で固定支持することとなるため、尿素水タンク７１用に新たに支持構造を設ける必要がなくなる。また、尿素水タンク７１を燃料タンク４５に収容させたとき、燃料タンク４５により尿素水タンク７１が覆われるため、尿素水タンク７１が燃料タンク４５により外部環境から断熱されることとなり、尿素水タンク７１内における凍結などを防止でき、尿素水溶液の劣化を抑制できる。更には、尿素水タンク７１を取り外し可能に構成することで、未使用時においては、尿素水タンク７１のみを取り外して、適温環境下に保管することができ、尿素水溶液の劣化を低減できる。

図８及び図９に示す如く、尿素水タンク７１は、燃料タンク４５との合体時に開く給水弁機構１１４を底面に備えるとともに、尿素水戻し管８０ｄと連結させる配管コネクタ１１５を上面に備える。給水弁機構１１４は、底面で開口した尿素水供給口に対して昇降自在に支持された弁体を備えており、燃料タンク４５の凹部１１１に尿素水タンク７１を収容させたときは、弁体を上昇させて尿素水供給口を開く一方、尿素水タンク７１を燃料タンク４５から取り外したときは、弁体を下降させて尿素水供給口を閉じる。

図８に示す如く、燃料タンク４５は、尿素水タンク７１の給水弁機構１１４と連結する給水弁連結機構１１６を凹部１１１の底面に備えるとともに、燃料供給管８０ａ、燃料戻り管８０ｂ、及び尿素水供給管８０ｃそれぞれと連結する配管コネクタ１１７〜１１９を側面（図８では右側面）下方に備える。燃料タンク４５内に、尿素水供給管８０ｃと連結する配管コネクタ１１９と給水弁連結機構１１６とを接続する連結管１２０を設けている。連結管１２０は、燃料タンク４５側面から凹部１１１に貫通するようにして設置され、燃料タンク４５側面の配管コネクタ１１９と凹部１１１の給水弁連結機構１１６とを連結させる。

図８及び図９に示す如く、燃料タンク４５の凹部１１１に尿素水タンク７１を収容させると、給水弁連結機構１１６に給水弁機構１１４が載置される。そして、給水弁機構１１４が給水弁連結機構１１６により開くことで、給水弁機構１１４及び給水弁連結機構１１６を介して、尿素水タンク７１内部が連結管１２０と連通し、その結果、尿素水タンク７１内の尿素水が連結管１２０と連結した配管コネクタ１１９に向かって流入する。このとき、連結管１２０は燃料タンク４５内に設けられるため、連結管１２０は燃料タンク４５内の燃料に囲まれた状態となる。従って、連結管１２０内を流れる尿素水溶液は外部環境から断熱された状態となるため、その凍結や析出を防ぐことができる。

図８に示す如く、燃料タンク４５の上面には、凹部１１１との境界部分から側面に向かって延びるように、配管設置用溝１２１を凹設している。配管設置用溝１２１に尿素水戻し管８０ｄを埋設することで、尿素水戻し管８０ｄの一端を、凹部１１１に収容した尿素水タンク７１の配管コネクタ１１５まで簡単に誘導でき、その配管作業を簡単化できる。また、燃料タンク４５は、凹部１１１とそれ以外の部分を各別に成形加工した後に溶着させるように構成することで、燃料タンク４５を従来構造にて成形加工でき、燃料タンク４５の製造コストを低減できる。

そして、図１０のフローチャート（ＳＣＲ供給制御）に示す如く、オペレータによってキースイッチ１２６がエンジン運転位置に切換え操作され、ディーゼルエンジン１の暖気運転が実行されると、ディーゼルエンジン１の冷却水温度計値及びエンジン回転センサ値と、尿素水温度センサ１２３値と、尿素水量計１２４値などが読込まれ、尿素水温度が所定以上のときに、尿素水ポンプ７４が作動可能な状態（尿素水噴射ＯＫの状態）に保持されると、尿素水噴射開始制御が実行されて、尿素水供給用電動モータ７５（尿素水ポンプ７４）などが作動制御される。

尿素水供給用電動モータ７５（尿素水ポンプ７４）などが作動したときに、尿素混合管３９内に尿素水が供給されて、尿素水タンク７１の尿素水溶液が尿素混合管３９内に供給され、第１ケース６１から第２ケース６２に至る排気ガス中に、アンモニア（尿素水の加水分解にて生成）が混合され、第２ケース６２内の尿素選択触媒還元用のＳＣＲ触媒６８と酸化触媒６９によって、ディーゼルエンジン２０の排気ガス中の窒素酸化物質（ＮＯｘ）が低減する。なお、キースイッチ１２６がエンジン運転位置に切換え操作され、ディーゼルエンジン２０の暖気運転が実行されたとき、尿素水溶液温度が所定温度以下の場合は、警報器１２７を作動させて、尿素水タンク７１の尿素水溶液の凍結を警報すると共に、尿素水戻し管８０ｄを介して尿素水タンク７１と尿素水供給装置７３の間で尿素水溶液を循環させ、尿素水溶液の凍結を防止する。

次いで、図１１及び図１２を参照して、尿素水タンク７１の変形例を説明する。本変形例における尿素水タンク７１は、図１１及び図１２に示す如く、尿素水供給管８０ｃ及び尿素水戻し管８０ｄそれぞれと接続する配管コネクタ１２３，１２４を突設した配管接続ユニット１２２を備える。配管接続ユニット１２２は、付設部品取付け用の蓋体として構成されており、尿素水タンク７１上面にボルト締結などにより着脱自在に固定されている。

図１２に示す如く、配管接続ユニット１２２は、尿素水供給装置７３の停止にて尿素水供給装置７３内又は尿素水配管８０ｃ，８０ｄ内に尿素水が残留又は浸入するのを防止する排除手段として、配管コネクタ１２３，１２４と連結させたサージ室１２５，１２６を内設している。サージ室１２５，１２６は、尿素水配管８０ｃ，８０ｄや配管コネクタ１２３，１２４の内径よりも大きい断面形状を有している。また、サージ室１２５下方には、配管コネクタ１２３と同径となる尿素水供給管１２７を尿素水タンク７１底面近傍まで延設しており、サージ室１２６下方には、配管コネクタ１２５と同径となる尿素水戻り管１２８を尿素水タンク７１途中まで延設している。

サージ室１２５を設けることで、外部の尿素水供給管８０ｃと尿素水タンク７１との圧力差を緩和できるとともに、サージ室１２６を設けることで、外部の尿素水戻り管８０ｄと尿素水タンク７１との圧力差を緩和できる。従って、サージ室１２５，１２６が、尿素水供給装置７３停止時における尿素水配管８０ｃ，８０ｄ内の尿素水の侵入及び残留を防止し、尿素水供給装置７３内又は尿素水配管８０ｃ，８０ｄ内で尿素水が凍結するのを防止できる。また、サージ室１２５，１２６を設けることで、尿素水配管８０ｃ，８０ｄを大径ホースにて形成する必要がなく、作業車両などへの組付け作業などを簡略化できる。更に、低温環境下において、保管状態の尿素水供給装置７３内の空気が凝縮した場合であっても、サージ室１２５，１２６の働きにより、尿素水タンク７１から尿素水供給装置７３に向かって尿素水を吸い込むことを阻止できる。

また、図１１及び図１２に示す如く、配管接続ユニット１２２は、外周面に冷却水コネクタ１２９，１３０を突設しており、一方をディーゼルエンジン１からの冷却水配管１３６に連結させる一方、他方をラジエータ１９（図１３参照）への冷却水配管１３７と連結させる。冷却水コネクタ１２９，１３０は、配管接続ユニット１２２内でサージ室１２５，１２６の外周を囲うように設けた冷却水室１３１と連結している。これにより、ディーゼルエンジン１における冷却水が、配管接続ユニット１２２内の冷却水室１３１を流れる。従って、ディーゼルエンジン１の冷却水にて配管接続ユニット１２２を加温でき、配管接続ユニット１２２での尿素水の凍結を防止できるとともに、再作動の操作性なども向上できる。

次に、図１３、図１４を参照して、前記ディーゼルエンジン１を搭載したトラクタ５１について説明する。図１３、図１４に示す作業車両としてのトラクタ５１は、図示しない耕耘作業機などを装着し、圃場を耕す耕耘作業などを行うように構成されている。図１３は農作業用トラクタの側面図、図１４は同平面図である。なお、以下の説明では、トラクタの前進方向に向かって左側を単に左側と称し、同じく前進方向に向かって右側を単に右側と称する。

図１３、図１４に示す如く、作業車両としての農作業用トラクタ５１は、走行機体５２を左右一対の前車輪５３と左右一対の後車輪５４とで支持し、走行機体５２の前部に前記ディーゼルエンジン１を搭載し、ディーゼルエンジン１にて後車輪５４及び前車輪５３を駆動することにより、前後進走行するように構成されている。ディーゼルエンジン１の上面側及び左右側面側は、開閉可能なボンネット５６にて覆われている。

また、前記走行機体５２の上面のうち、ボンネット５６の後方には、オペレータが搭乗するキャビン５７が設置されている。該キャビン５７の内部には、オペレータが着座する操縦座席５８と、操向手段としての操縦ハンドル５９などの操縦機器が設けられている。また、キャビン５７の左右外側部には、オペレータが乗降するための左右１対のステップ６０が設けられ、該ステップ６０より内側で且つキャビン５７の底部より下側には、ディーゼルエンジン１に燃料を供給する燃料タンク４５と、排気ガス浄化装置２７に供給する尿素水溶液を貯留した尿素水タンク７１とが設けられている。

また、前記走行機体５２は、ディーゼルエンジン１からの出力を変速して後車輪５４（前車輪５３）に伝達するためのミッションケース６１を備える。ミッションケース６１の後部には、ロワーリンク６２及びトップリンク６３及びリフトアーム６４などを介して、図示しない耕耘作業機などが昇降動可能に連結される。さらに、ミッションケース６１の後側面に、前記耕耘作業機などを駆動するＰＴＯ軸６５が設けられている。なお、トラクタ５１の走行機体５２は、ディーゼルエンジン１と、ミッションケース６１と、それらを連結するクラッチケース６６などにて構成される。

加えて、図１３、図１４に示す如く、キャビン５７の前面のうち、キャビン５７右側角隅部の前面にテールパイプ７８を立設させ、ボンネット５６内部に向けてテールパイプ７８の下端側を延設させ、ＳＣＲ出口管３７に蛇腹管状可とう管７９を介してテールパイプ７８の下端側を接続し、第２ケース２９にて浄化された排気ガスがテールパイプ７８からキャビン５７の上方に向けて排出される。可とう管７９の接続にて、ディーゼルエンジン１側からテールパイプ７８側に伝達される機械振動が低減される。また、キャビン５７の前面のうち、テールパイプ７８が配置された右側部と反対側のボンネット５６の左側部に尿素水タンク７１を設置している。即ち、ボンネット５６後部の右側部にテールパイプ７８を配置させる一方、ボンネット５６後部の左側部に尿素水タンク７１を振分けて配置している。

さらに、ボンネット５６左側後部の走行機体５２（キャビン５７の底部フレーム等）に燃料タンク４５及び尿素水タンク７１を搭載する。キャビン５７左側の前面下部に、燃料タンク４５の注油口４６と、尿素水タンク７１の注水口７２を隣接させて設ける。オペレータの乗降頻度が低いキャビン５７右側の前面にテールパイプ７８が配置される一方、オペレータの乗降頻度が高いキャビン５７左側の前面に注油口４６と注水口７２が配置される。なお、キャビン５７は、左側または右側のいずれからでもオペレータが操縦座席５８に乗降可能に構成されている。

上記の構成により、第１ケース２８内の酸化触媒３０及びスートフィルタ３１にて、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）が低減される。次いで、尿素混合管３９の内部で、ディーゼルエンジン１からの排気ガスに、尿素水噴射弁７６ａからの尿素水が混合される。そして、第２ケース２９内のＳＣＲ触媒３２、酸化触媒３３にて、尿素水がアンモニアとして混合された排気ガス中の窒素酸化物質（ＮＯｘ）が低減され、テールパイプ７８から機外に放出される。

次に、図１５、図１６を参照して、前記ディーゼルエンジン１を搭載したスキッドステアローダ１５１について説明する。図１５、図１６に示す作業車両としてのスキッドステアローダ１５１は、後述するローダ装置１５２を装着し、ローダ作業を行うように構成されている。このスキッドステアローダ１５１には、左右の走行クローラ部１５４が装着されている。また、スキッドステアローダ１５１の走行クローラ部５４の上方には、開閉可能なボンネット１５５が配置されている。ボンネット１５５内にはディーゼルエンジン１が収容されている。ボンネット１５５内部のうち、ディーゼルエンジン１の上面部に、前記第１ケース２８及び第２ケース２９が上載固定されている。

ディーゼルエンジン１は、スキッドステアローダ１５１が備える走行機体１５６に防振部材等を介して支持されている。ボンネット１５５の前方には、運転者が搭乗するキャビン１５７が配置されており、このキャビン１５７の内部には操縦ハンドル１５８及び運転座席１５９等が備えられている。また、ディーゼルエンジン１によって駆動されるローダ作業油圧ポンプ装置１６０と、左右の走行クローラ部１５４を駆動する走行ミッション装置１６１が備えられている。ディーゼルエンジン１からの動力が、走行ミッション装置１６１を介して左右の走行クローラ部１５４に伝達される。運転座席１５９に座乗したオペレータは、操縦ハンドル１５８等の操作部を介して、スキッドステアローダ１５１の走行操作等を行うことができる。

また、ローダ装置１５２は、走行機体１５６の左右両側に配置されたローダポスト１６２と、各ローダポスト１６２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１６３と、左右リフトアーム１６３の先端部に上下揺動可能に連結されたバケット１６４とを有している。

各ローダポスト１６２とこれに対応したリフトアーム１６３との間には、リフトアーム１６３を上下揺動させるためのリフトシリンダ１６６がそれぞれ設けられている。左右リフトアーム１６３とバケット１６４との間には、バケット１６４を上下揺動させるためのバケットシリンダ１６８が設けられている。この場合、操縦座席１５９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、ローダ作業油圧ポンプ装置１６０の油圧力が制御されて、リフトシリンダ１６６やバケットシリンダ１６８が伸縮作動し、リフトアーム１６３やバケット１６４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。なお、ボンネット１５５内において、尿素水タンク７１は、燃料タンク４５と共にディーゼルエンジン１左側方位置に内設される。また、冷却ファン２４に対向させて配置する前記ラジエータ１９は、ボンネット１５５の後部に内設されている。

１ ディーゼルエンジン
２８ 第１ケース
２９ 第２ケース
３９ 尿素混合管
４５ 燃料タンク
４６ 注油口
７１ 尿素水タンク
７２ 注水口
７３ 尿素水供給装置
７４ 尿素水ポンプ
７５ 電動モータ
７６ 尿素水噴射体
７７ 尿素水噴射管
８０ 配管束（配管集合体）
８０ａ 低圧管（燃料供給管）
８０ｂ 燃料戻り管
８０ｃ 尿素水供給管
８０ｄ 尿素水戻し管
８１ 高圧管
８８ 燃料噴射管
８９ コモンレール戻り管
９０ 戻り管コネクタ
１１１ 凹部
１１２ 係止部（突状部）
１１３ 係止部（溝部）
１１４ 給水弁機構
１１５ 配管コネクタ
１１６ 給水弁連結機構
１１７ 配管コネクタ
１１８ 配管コネクタ
１１９ 配管コネクタ
１２０ 連結管
１２１ 配管設置用溝
１２２ 配管接続ユニット
１２３ 配管コネクタ
１２４ 配管コネクタ
１２５ サージ室
１２６ サージ室
１２７ 尿素水供給管
１２８ 尿素水戻り管
１２９ 冷却水コネクタ
１３０ 冷却水コネクタ
１３１ 冷却水室

Claims (3)

1. エンジンの排気ガス中に尿素水を噴射する尿素混合管と、前記エンジンの排気ガス中の窒素酸化物質を除去するＳＣＲケースと、前記尿素混合管内に尿素水タンクの尿素水を供給する尿素水供給装置を備え、前記尿素水タンクに尿素水用配管を介して尿素水供給装置を接続するエンジン装置において、
   前記エンジンの燃料タンクに凹部を設け、前記凹部に尿素水タンクを支持させるように構成したことを特徴とするエンジン装置。
2. 前記燃料タンクの凹部または前記尿素水タンクに係合部を形成し、前記係合部を介して前記燃料タンクの凹部に前記尿素水タンクを合体させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載のエンジン装置。
3. 前記尿素水ポンプ装置の停止にて前記尿素水供給装置内または尿素水用配管内に尿素水が残留または浸入するのを防止する排除手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン装置。

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