JP2019100024A - 作業車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】機能の異なる2つの排ガス処理装置を含む複数の周辺機器を、エンジンルーム内にコンパクトに格納することが可能な作業車両を提供する。【解決手段】運転室2の後方にエンジン3を収容するエンジンルーム4が設けられてホイールローダ1は、エンジンルーム4内の前部に立設された前部構造体5と、エンジンルーム4内の後部に立設された後部構造体6と、前部構造体5と後部構造体6の上部を連結する上部構造体8と、前部構造体5の下部とエンジン3前面の間に設けられた中間構造体7とを備えており、中間構造体7に第1の排ガス処理装置(DOC装置30)が設置されると共に、上部構造体8に第2の排ガス処理装置(選択触媒還元脱硝装置32)とエアクリーナ33等が設置されており、これら2つの排ガス処理装置は排気管9を介して連結されている。【選択図】図2

Description

本発明は、エンジンルーム内に複数の周辺機器が配設された作業車両に関する。
ホイールローダやショベルローダ等の作業車両は、運転室の後部にエンジンルームを備えている。このエンジンルーム内には、エンジンが収容されており、エンジン以外の周辺機器等も収容されている。周辺機器としては、エアクリーナ、排気マフラー、油圧アキュムレータ、冷却水サブタンク、油圧フィルタ、排ガス処理装置等があり、これらはエンジンの位置等に応じてエンジンルーム内の前部、上部、後部等に設置されている。
例えば、図6に示すように、作業車両の一例であるホイールローダ201の場合、シャーシ203の前部と後部とにタイヤ202が設けられ、これらのタイヤ202の前後方向中央部に運転室204が設けられている。シャーシ203の前部には、ブーム205で駆動するバケット206が設けられ、運転室204の後方にエンジンルーム207が設けられている。このエンジンルーム207内には、エンジン208が収容されており、エンジン208の上方には、エアクリーナ209と排出ガス処理装置210とが設けられている。また、エンジン208の後方に隔壁211で仕切られたクーリングルーム212が設けられており、このクーリングルーム212内には、ラジエータ213とファン214とが設けられている。
なお、このようなホイールローダの従来技術として、エンジンルーム内に、前部構造体と後部構造体の上部を連結構造体で連結した枠組み構造体を備え、この連結構造体によってエンジン上方部に周辺機器設置スペースを形成し、この周辺機器設置スペースにエアクリーナと排出ガス処理装置を水平に設置したものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
国際公開第2013/057902号 国際公開第2014/192403号
一方、近年では、排出ガス規制等により、排ガス処理装置の構成が変化しており、それに伴って必要部品数が増える場合がある。しかしながら、上記したような複数の周辺機器が設けられているエンジンルーム内に新たなスペースを確保するのは難しく、また、狭隘なエンジンルーム内に新たな周辺機器を設けた場合、その周辺機器の保守点検作業を作業性良く行うことも難しくなる。
また、従来の作業車両の中には、エンジンルーム内の下部にエンジンを配置し、エンジンの上部に、エンジンからの排ガスを処理する排出ガス後処理装置を設置したものがある(例えば、特許文献2参照)。この排出ガス後処理装置は、ディーゼル微粒子捕集フィルタ装置と接続管および選択触媒還元装置とを備えており、これら複数の部材を水平かつ平行に設置するで、複数の部材からなる排出ガス後処理装置を狭小なスペースに格納している。ただし、このような構成を採用したとしても、エアクリーナ等の排出ガス前処理装置をエンジンの上方に設置する必要がある場合、これら複数の排ガス処理装置をまとめてエンジンの上方に配設することは極めて困難となる。
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みなされたもので、その目的は、機能の異なる2つの排ガス処理装置を含む複数の周辺機器を、エンジンルーム内にコンパクトに格納することが可能な作業車両を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明の作業車両は、車体フレームと、前記車体フレームに設けられた運転室と、前記車体フレームに搭載されたエンジンと、前記運転室の後方に設けられて前記エンジンを収容するエンジンルームと、前記エンジンの前方に設けられた作動油タンクと、前記作動油タンクを支持する一対の支持脚を有する支持ブラケットと、前記エンジンルーム内に設けられた排ガス処理装置と、を備えた作業車両において、前記排ガス処理装置は、前記エンジンの前方で、かつ、前記支持脚の間の空間に配置された第1の排ガス処理装置と、前記エンジンの上方に設けられた第2の排ガス処理装置とを有することを特徴とする。
本発明によれば、機能の異なる2つの排ガス処理装置を含む複数の周辺機器を、エンジンルーム内にコンパクトに格納することが可能となる。前述した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明の実施形態に係るホイールローダの外観斜視図である。 図1のホイールローダに備えられるエンジンルーム構造を左方から見た側面図である。 図2に示すエンジンルーム構造の上面図である。 図2に示すエンジンルーム構造の正面図である。 図2に示すエンジンルーム構造を右上方から見た斜視図である。 作業車両の一例である従来のホイールローダを模式的に示す側面図である。
以下、本発明の実施の形態を図1〜図5に基づいて説明する。以下の実施の形態では、作業車両としてホイールローダ1を例に挙げて、エンジンルーム構造10に関する構成を説明する。なお、以下の説明において、「右」、「左」、「上」、「下」は、運転席から前方を見た状態を基準とした方向を示している。また、「車幅方向」は「左右方向」と同義であり、「前後方向」は「車体の前後方向」を意味している。
このホイールローダ1は、エンジンルーム構造10が図6に示す従来例と異なるが、それ以外の構成は図6に示すホイールローダ201と基本的に同様である。すなわち、図1に示すように、本実施形態に係るホイールローダ1は、アーム101、バケット102、前タイヤ111等を有する前部車体104と、運転室2、エンジンルーム4、クーリングルーム20、後タイヤ112等を有する後部車体105とで構成されている。エンジンルーム4は、上方が上部構造体8、外気取込管34、レインキャップ35等を有するエンジンフード106で覆われており、側方が開閉可能な建屋カバー107で覆われている。建屋カバー107の上部側面は、上部のヒンジを中心に外側に向かって開くように構成されており、不図示のガススプリングによって開いた状態で保持されるように構成されている。
後部車体105は車体フレームであるシャーシ11を有しており、このシャーシ11は左右の後タイヤ112の間に前後方向に延びている。シャーシ11の上部には運転室2とエンジンルーム4とが設けられており、エンジンルーム4は運転室2の後方に配設され、運転室2の直後にエンジンルーム4の前端部が位置している。
図2に示すように、エンジンルーム4は、前部構造体5と上部構造体8と後部構造体6とにより形成された枠組み構造体12を備え、前部に前部構造体5が立設され、この前部構造体5から所定距離後方に後部構造体6が立設されている。そして、これら前部構造体5と後部構造体6の上部を上部構造体8で連結することによって枠組み構造体12が構成されている。さらに、エンジンルーム4の上部はエンジンフード(天板)106によって塞がれている。
エンジンルーム4は、幅方向寸法はシャーシ11の幅方向寸法と同等で、前後方向寸法は運転室2の直後から後タイヤ112の後部まで延びる大きさで形成されている。エンジンルーム4の後方には、冷却ファン21とラジエータ22が配置されたクーリングルーム20が設けられている。本実施形態では、図2の矢印aで示すように、冷却ファン21は、エンジンルーム4内の空気を、ラジエータ22を通してクーリングルーム20の外部に排出する構成となっている。
エンジンルーム4内の前部に設けられた前部構造体5には、作動油タンク13が設置されている。作動油タンク13内には、アーム101やバケット102等を駆動するための作動油が貯留されている。作動油タンク13は車体左右方向に門型に形成された支持ブラケット39に支持されており、この支持ブラケット39はエンジンルーム4の底面に立設された一対の支持脚39aを有している。エンジンルーム4内の上部に設けられた上部構造体8は、エンジン3の上方に周辺機器設置スペースの一部を形成しており、この周辺機器設置スペースには、後述する第2の排ガス処理装置、エアクリーナ33、冷却液タンク36等が配設されており(図3参照)、エアクリーナ33は第2の排ガス処理装置の後方に配置されている。冷却液タンク36は、エンジン3を冷却するための冷却液を貯留する部材である。
エアクリーナ33は実質的に円筒形状であり、車幅方向に延びて配設されている。すなわち、エアクリーナ33の中心軸が車幅方向に平行に延びるように配設されている。エアクリーナ33は、エンジン3へ取り込む外気に含まれる不純物の除去を行う前処理装置である。エアクリーナ33の外気取込口は、上部構造体8を貫通するように設置されている外気取込管34の下端部と連結されており、外気取込管34の上端部にはレインキャップ35が設けられている。また、エンジン3とエアクリーナ33は吸気管38によって接続されている。
外気取込管34は、エンジンルーム4の外部からエンジン3内へ送る空気を取り込むための部材である。エンジンルーム4外の空気は、外気取込管34の上端からエアクリーナ33を介して吸気管38を通り、エンジン3へ取り込まれる。レインキャップ35は、外気取込管34の上端開口部を覆うことで、雨などの異物が上方から外気取込管34やエアクリーナ33内へ侵入することを防止するための部材である。
エンジンルーム4の後部に設けられた後部構造体6には、冷却装置であるラジエータ22が設置されており、エンジンルーム4の後方には、冷却ファン21とラジエータ22を格納するクーリングルーム20が設けられている。冷却ファン21は、エンジン3の後端部に設置されており、エンジンルーム4内の空気をラジエータ22を通して車体外部に排出するように回転する。すなわち、冷却ファン21は、後方へ向かう気流を生成する。冷却ファン21で生成される気流によって、クーリングルーム20内に格納されたラジエータ22がエンジン3の冷却液を冷却する。
エンジン3はディーゼルエンジンであり、エンジン3はエンジンルーム4の底面に位置するシャーシ11上にマウントされている。エンジン3の前端部には中間構造体7が設けられており、この中間構造体7によって第1の排ガス処理装置がエンジン3の前方に支持されている。中間構造体7は、前部構造体5の下部とエンジン3の前面との間に周辺機器設置スペースの残部を形成しており、この周辺機器設置スペースに第1の排ガス処理装置が設置されている。本実施形態では、第1の排ガス処理装置としてDOC装置30(DOC:Diesel Oxidation Catalyst,ディーゼル酸化触媒)が用いられている。DOC装置30は、エンジン3から排出される排出ガスを処理する装置である。その際、DOC装置30(第1の排ガス処理装置)は、作動油タンク13を支持する支持ブラケット39が有する一対の支持脚39aの間に一部を潜り込ませて配置されているため、エンジン3の上端部より低く、作動油タンク13の下方に位置することとなる。
DOC装置30の前方には遮断部材14が設けられている。この遮断部材14は、エンジンルーム4内の熱された空気が運転室2の方へ流れることを防ぐ部材である。遮断部材14の上端部は作動油タンク13の下端面に固定されており、遮断部材14の左右端部は前部構造体5の内側面に接しているか内側面から僅かに離れた場所に位置している。
前述したように、エンジン3の上方に形成された周辺機器設置スペースには、第2の排ガス処理装置、ミキシングパイプ31、エアクリーナ33、冷却液タンク36等が配設されている。本実施形態では、第2の排ガス処理装置として選択触媒還元脱硝装置32(SCR:Selective Catalyst Reduction)が用いられている。ミキシングパイプ31は、第1の排ガス処理装置であるDOC装置30と第2の排ガス処理装置である選択触媒還元脱硝装置32とを互いに接続する部材であり、還元剤としての尿素水を噴射する噴射装置(不図示)を有している。なお、ミキシングパイプ31、選択触媒還元脱硝装置32、エアクリーナ33は、それぞれエンジンフード(天板)106に対して支持部材を介して吊り下げ支持されている。
エンジンルーム4の下方に配設されたDOC装置30と、エンジンルーム4の上方に配設されたミキシングパイプ31および選択触媒還元脱硝装置32とは、蛇腹構造を有する排気管9を介して連結されている。図2と図3に示すように、これら各部材は、エンジン3から生じる排出ガスが流れる順に、DOC装置30、排気管9、ミキシングパイプ31、選択触媒還元脱硝装置32と並ぶように配置されている。
DOC装置30と選択触媒還元脱硝装置32は、いずれも実質的に円筒形状であり、車幅方向に延びて平行に配設されている。すなわち、図3に示すように、DOC装置30と選択触媒還元脱硝装置32の各中心軸は、車幅方向に互いに平行に延びるように配設されており、上方から見たときDOC装置30とミキシングパイプ31は部分的に重なり合っている。
排気管9は、本発明の接続管に相当する部材であり、DOC装置30とミキシングパイプ31を接続している。排気管9は蛇腹構造を有しており、DOC装置30とミキシングパイプ31の間にある振動系の違いから生じる相対位置関係の変動を、蛇腹構造部の変形によって許容しつつ、排出ガスをDOC装置30からミキシングパイプ31へ導出する。
ミキシングパイプ31は第1屈曲部、第2屈曲部、第3屈曲部を有している。第1屈曲部は排気管9とミキシングパイプ31の接続部近傍に存在しており、第2屈曲部は選択触媒還元脱硝装置32とミキシングパイプ31の接続部近傍に存在している。第3屈曲部は第1屈曲部と第2屈曲部の間に存在しており、この第3屈曲部には尿素水の噴出口(不図示)が設けられている。ミキシングパイプ31では排出ガス中に噴射装置から尿素水を噴霧し、排出ガスと尿素水を混合した状態で選択触媒還元脱硝装置32へ導出する。
選択触媒還元脱硝装置32は、排出ガス中の酸化窒素を処理する装置である。選択触媒還元脱硝装置32で処理された排出ガスは、選択触媒還元脱硝装置32の上方にある排出口から上部構造体8の穴を通り、エンジンフード106に立設された排気管37を介して外部へ放出される。
このようなエンジンルーム構造10を備えたホイールローダ1によれば、エンジンルーム4の前部に設けられた前部構造体5とエンジン3との間の、すなわち、作動油タンク13を支持し車体左右方向に門型に形成された支持ブラケット39を形成する一対の支持脚39aの間で、かつ、エンジン3の前方側のデッドスペースに、機能を異にする2つの排ガス処理装置の1つ(DOC装置30)を設置することにより、エンジンルーム4内の限られたスペースに2つの排ガス処理装置と前処理装置(エアクリーナ33)を設置することができる。また、2つの排ガス処理装置を所定長さの蛇腹構造を有する接続管(排気管9)で連結することにより、異なる振動の仕方をする2つの排ガス処理装置間の相対位置関係の変化を吸収することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。以下に、いくつかの変形例について説明する。
上記の実施形態では、第1の排ガス処理装置をDOC装置30とし、第2の排ガス処理装置を選択触媒還元脱硝装置32としたが、これらは一例であり、本発明はこれに限定されない。例えば、第1の排ガス処理装置をDOCとDPF(Diesel Particulate Filter)等を有するディーゼル排ガス処理装置に置き換えても良い。このようにすると、排出ガス中に含まれる粒子状物質(PM)を処理することができるようになる。
また、上記の実施形態では、中間構造体7に設置された第1の排ガス処理装置がDOC装置30で、上部構造体8に設置された第2の排ガス処理装置が選択触媒還元脱硝装置32で、ミキシングパイプ31がDOC装置30と選択触媒還元脱硝装置32を互いに接続している場合について説明したが、これとは逆に、第1の排ガス処理装置が選択触媒還元脱硝装置32で、第2の排ガス処理装置がDOC装置30で、ミキシングパイプ31がDOC装置30と選択触媒還元脱硝装置32を互いに接続するようにしても良い。また、これに伴って排ガス処理装置とエンジン3の配管の繋ぎ方を変更したり、排出ガスを車体の後方や側方から排出するようにしても良い。例えば、エンジン3から排出された排出ガスを上方位置にあるDOC装置30に流し、排気管9とミキシングパイプ31を介して下方位置にある選択触媒還元脱硝装置32へ排出ガスを流して排出ガスを処理し、処理した排出ガスを車体の側方から排出するように排気管37を設けても良い。
また、上記の実施形態では、冷却ファン21をエンジン3の後端部に支持させているが、冷却ファン21は、必ずしもエンジン3の後端部に支持されている必要はなく、エンジン3が有する出力軸で直接駆動させる必要もない。また、冷却ファン21はクーリングルーム20の前方側にあっても後方側にあっても良く、例えば、冷却ファン21をクーリングルーム20の後方側に設置して、冷却ファン21をエンジン3の駆動力の代わりにモータで駆動させても良い。
また、上記の実施形態では、冷却ファン21がラジエータ22に対して図2の矢印aで示す方向に空気を送るように回転する構成となっているが、冷却ファン21の回転方向はこれに限定されず、車体後方からクーリングルーム20内へ空気を吸い込むように回転させたり、動作中に回転方向を切り替えるようにしても良い。なお、クーリングルーム20内に配設するラジエータ22は、冷却ファン21が送る空気の流れの下流側に設置することが好ましいため、冷却ファン21の回転方向を動作中に切り替える場合は、冷却ファン21からの空気がより長い時間送られる空気の下流側となる位置にラジエータ22を配置することが好ましい。
また、上記の実施形態では、クーリングルーム20とエンジンルーム4が一体的に繋がっているエンジンルーム構造10について説明したが、クーリングルーム20とエンジンルーム4は必ずしも繋がっている必要はなく、クーリングルーム20とエンジンルーム4との間に図6に示すような隔壁を設けたり、その隔壁に穴を設けたり隔壁の周りに隙間を確保することにより、クーリングルーム20とエンジンルーム4とを部分的に繋ぐようにしても良い。なお、このような隔壁を設けた場合、第2の排ガス処理装置、エアクリーナ33、冷却液タンク36等のエンジン3の上方に設置される部材は、隔壁よりエンジンルーム4側とクーリングルーム20側のいずれに配置しても良いが、第2の排ガス処理装置が高温になることを考慮すると、隔壁よりエンジンルーム4側に配置する方が好ましい。また、第2の排ガス処理装置を隔壁よりクーリングルーム側に配置する場合は、第2の排ガス処理装置を断熱部材で覆うことが好ましい。
また、上記の実施形態では、本発明の作業車両をホイールローダ1に適用した場合について説明したが、本発明は、例えば清掃機、ロードホウルダンプ、モータグレーダなどの他の作業車両にも適用することも可能である。
1 ホイールローダ(作業車両)
2 運転室
3 エンジン
4 エンジンルーム
5 前部構造体
6 後部構造体
7 中間構造体
8 上部構造体
9 排気管(接続管)
10 エンジンルーム構造
11 シャーシ(車体フレーム)
12 枠組み構造体
13 作動油タンク
14 遮熱部材
20 クーリングルーム
21 冷却ファン
22 ラジエータ
30 DOC装置
31 ミキシングパイプ
32 選択触媒還元脱硝装置
33 エアクリーナ
34 外気取込管
35 レインキャップ
36 冷却液タンク
37 排気管
38 吸気管
104 前部車体
105 後部車体

Claims (3)

  1. 車体フレームと、前記車体フレームに設けられた運転室と、前記車体フレームに搭載されたエンジンと、前記運転室の後方に設けられて前記エンジンを収容するエンジンルームと、前記エンジンの前方に設けられた作動油タンクと、前記作動油タンクを支持する一対の支持脚を有する支持ブラケットと、前記エンジンルーム内に設けられた排ガス処理装置と、を備えた作業車両において、
    前記排ガス処理装置は、前記エンジンの前方で、かつ、前記支持脚の間の空間に配置された第1の排ガス処理装置と、前記エンジンの上方に設けられた第2の排ガス処理装置とを有することを特徴とする作業車両。
  2. 請求項1に記載の作業車両において、前記エンジンルーム内における前記エンジンの上方かつ、第2の排ガス処理装置の後方にエアクリーナが設けられていることを特徴とする作業車両。
  3. 請求項1に記載の作業車両において、前記第1の排ガス処理装置がディーゼル酸化触媒からなると共に、前記第2の排ガス処理装置が選択触媒還元脱硝装置からなり、前記第1の排ガス処理装置と前記第2の排ガス処理装置とを互いに接続し、かつ、還元剤を噴射する噴射装置を備えたミキシングパイプを有し、前記第1の排ガス処理装置と前記ミキシングパイプとは、上面視したときに互いに一部が重なる位置関係に配置されていることを特徴とする作業車両。
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