JP4634858B2 - 除雪トラックの選択還元型ＮＯｘ触媒システム - Google Patents

Description

この発明は、フレームの前輪と後輪との間に路面の圧雪を掻き取るためのグレーダを備える除雪トラックの選択還元型ＮＯｘ触媒システムに関する技術である。

近年、エンジンの排出ガス後処理技術として、選択還元型ＮＯｘ触媒（SCR：Selective Catalytic Reduction）上流に尿素水溶液と圧縮空気との混合気を噴射することにより、ＮＯｘを窒素に還元する選択還元型ＮＯｘ触媒システムが注目される（非特許文献１、参照）。

図７は、選択還元型ＮＯｘ触媒システム（SCRシステム）の概要図であり、エンジン排気系に酸化触媒２１および選択還元型ＮＯｘ触媒２２が直列に介装される。２３は選択還元型ＮＯｘ触媒２２上流に尿素水溶液と圧縮空気との混合気を噴射する噴霧器であり、２４は尿素水溶液の貯留タンクであり、２６は触媒２２付近に配置される温度センサ２５の情報などに応じて噴霧器２３への尿素水溶液と圧縮空気との混合気の供給量を制御する尿素噴射装置である。

尿素噴射装置２６は、システム全体の制御を行うコントロールユニット２７、貯留タンク２４から導入される尿素水溶液を加圧するポンプ２８、尿素水溶液の供給量（添加量）を調整する電磁弁２９、圧縮空気の圧力を調整する電磁弁３０、調量の尿素水溶液を調圧の圧縮空気と混合（ミキシング）する混合室３１、等からなり、これらは１つのユニットとしてケーシングに収装される。貯留タンク２４は、尿素水溶液の温度を検出する温度センサ３２、尿素水溶液の残量を検出する液面レベルセンサ３４、が備えられる。

ＰＭ（Particulate Mattar）低減のため、燃焼最適化が図られ、これに伴って排出レベルが高まるＮＯｘをSCRシステムにより後処理するようになっている。酸化触媒２１においては、ＮＯｘ，ＣＯ，ＨＣが酸化処理される。噴霧器２３から排気管に噴射される尿素水溶液は、アンモニアと二酸化炭素に分解され、選択還元型ＮＯｘ触媒２２において、アンモニアがＮＯｘと化学反応してＮ₂とＨ₂Ｏに変換される。図７において、３６はポンプ２８の吐出圧を規制するリリーフ弁であり、３７は車両に搭載のエアリザーバである。
『自動車技術』第５７巻第９号（2003年９月１日発行）に所載の『尿素噴射装置』

このような選択還元型ＮＯｘ触媒システムを除雪トラックに採用する場合、フレームの前輪と後輪との間にグレーダが備えられるため、エンジン（キャブの床下に搭載される）の排気系については、グレーダの前側に配置することが想定される。グレーダブラケットがフレームに取り付けられ、グレーダはこのブラケットに複数のシリンダを介して吊持される。このため、選択還元型ＮＯｘ触媒システム（SCRシステム）を含む排気系については、グレーダブラケットとの干渉を避けられるレイアウトに設定することが要求されるのである。通常のトラック等の場合、エンジンの排気系は、フレームに沿ってその後端へ延ばされ、尿素噴射装置を排気管（噴霧器および温度センサの取付部位）近傍に配置しえることになるが、除雪トラックの場合、グレーダブラケットとの関係から、尿素噴射装置を排気管の噴霧器や温度センサから離れるレイアウトに設定すると、これらの間に介在する配管や配線が長くなり、雪などの堆積する重みで配管（ホース）や配線（ハーネス）の破損を招きかねない、という不具合が考えられるのである。

この発明は、このような不具合の有効な対策手段の提供を目的とする。

第１の発明は、エンジン排気系の選択還元型ＮＯｘ触媒上流に尿素水溶液と圧縮空気との混合気を噴射する噴霧器と、前記触媒付近に配置される温度センサの情報などに応じて前記噴霧器への尿素水溶液と圧縮空気との混合気の供給量を制御する尿素噴射装置とを備える除雪トラックの選択還元型ＮＯｘ触媒システムにおいて、グレーダの前側に前記エンジン排気系をレイアウトするべく、マフラを前記グレーダの前側に配置すると共に前記マフラの上方でグレーダブラケットとの干渉を避けられる位置に前記尿素噴射装置を支持する一方、前記触媒を前記マフラに収装すると共に前記噴霧器や前記温度センサが前記マフラに取り付けてあり、前記マフラと前記尿素噴射装置との間に介在する配管や配線を雪などの付着および堆積から保護するためのカバーを設け、前記カバーは、前記マフラ側を自由端として基端が前記尿素噴射装置のケーシングに取り付けられ、前記マフラ側の自由端部を基端側と取り外し可能に構成したことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明に係る選択還元型ＮＯｘ触媒システムにおいて、前記カバーは、断面略コ字形に形成したことを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明または第２の発明に係る選択還元型ＮＯｘ触媒システムにおいて、前記カバーは、その内側に配管や配線を保持するクランプを備えたことを特徴とする。

第１の発明においては、選択還元型ＮＯｘ触媒（SCR）がマフラに収装され、マフラに噴霧器および温度センサが取り付けられる。このため、選択還元型ＮＯｘ触媒システム（SCRシステム）を含む排気系を効率よくコンパクトに纏めることが可能となる。マフラはグレーダの前側に配置され、マフラの上方でグレーダとの干渉を避けられる位置に尿素噴射装置が支持される。つまり、SCRシステムを含む排気系については、グレーダとの干渉を避けられるレイアウトに設定されるのである。このようなレイアウトにより、尿素噴射装置がマフラから上方へ離され、尿素噴射装置と噴霧器および温度センサとの間に介在する配管（ホース）および配線（ハーネス）が長くなるものの、これらを雪などの付着および堆積から保護するカバーを備えるため、降雪などの重みによる配管や配線の破損を防止することが可能となり、除雪トラックのSCRシステムに対する信頼性および耐久性を高められるのである。

この場合、カバーは基端が尿素噴射装置のケーシングに取り付けられ、マフラ側へ延びる自由端部が基端側と取り外し可能に構成されるので、カバーの基端側からマフラ側の自由端部を外すことにより、配管と噴霧器との接続や配線と温度センサとの接続を点検したり修繕したり作業が容易に行えるようになる。

第３の発明においては、スコップなどを使って雪などを掻き落とすような作業がよく行われるが、断面略コ字形のカバーにより、その内側の配管や配線をスコップなどによる損傷から有効に保護することが可能となる。また、筒のような閉断面でないので、配管や配線が簡単に取り付けられる。

第４の発明においては、クランプにより、カバーから配管や配線が垂れたり曲がったりしてはみ出すようなことがなくなり、カバーの有効性（保護機能）を適正に維持しえるのである。

図１，図２において、除雪トラック１０は、路面の積雪を路肩へ寄せるためのプラウ１１、路面の圧雪を掻き取って路肩へ寄せるためのグレーダ１２、道路脇を除雪するためのサイドウィング１３、が備えられる。グレーダ１２については、フレーム１６の前輪と後輪との間に配置される。フレーム１６（各サイドレール）に１対のグレーダブラケット１８（図３，図４、参照）が取り付けられ、各ブラケット１８にグレーダ１２が油圧シリンダを介して吊持される。除雪トラック１０は、駆動系が全輪駆動可能に構成され、エンジン（キャブ１５の床下に搭載される）の排気系に選択還元型ＮＯｘ触媒（SCR：Selective Catalytic Reduction）システムが採用されるのである。

図３，図４において、４０はエンジン排気系の一部を構成するマフラであり、SCRシステム（図７、参照）における、酸化触媒および選択還元型ＮＯｘ触媒が収装され、噴霧器および温度センサが取り付けられる。マフラ４０は、グレーダブラケット１８の前側（キャブ１５の後面近傍）において、フレーム１６（右側のサイドレール）に取り付けられ、酸化触媒および選択還元型ＮＯｘ触媒を通過後の排出ガスを外部へ放出するようになっている。尿素噴射装置２６（図７、参照）は、マフラ４０の上方でグレーダブラケット１８との干渉を避けられる位置にブラケット４２を介して支持され、マフラ４０の噴霧器および温度センサとの間に介在する配管４３（ホース）や配線４５（ハーネス）を雪などの付着および堆積から保護するためのカバー４６が設けられる。

カバー４６は、尿素噴射装置２６のブラケット４２に取り付けられ、マフラ４０へ向けて略Ｌ字形に延びるように形成される。カバー４６は、全体として断面（横断面）が略コ字形に形成され、これを略Ｌ字形に曲げる加工性を確保するため、３つの部品４６ａ〜４６ｃから構成される。

図５において、第１部品４６ａは、略Ｌ字形に曲げやすく、その部分の断面略コ字形の両側をカットされる。第１部品４６ａの略Ｌ字形に曲がる先に第２部品４６ｂが接続される。第２部品４６ｂは、断面略コ字形の後端からフランジ４７が第１部品４６ａの略Ｌ字形の曲げ部の両側に沿って立ち上がるように形成され、その先端部を介して第１部品４６ａの両側に結合される。第２部品４６ｂの断面略コ字形の片側に第３部品４６ｃを取り外し可能に取り付けるためのナット４８が設けられる。第３部品４６ｃは、第２部品４６ｂの延長部を形成するものであり、図６において、ボルトの挿通穴４９（第２部品４６ｂのナット４８に対応する）が形成され、ナット４８に螺合するボルト５０（図４、参照）により、第２部品４６ｂに取り付けられる。第３部品４６ｃは、取り外しやすく、断面略Ｌ字形に形成される（図６−ｂ、参照）。

この実施形態においては、酸化触媒および選択還元型ＮＯｘ触媒がマフラ４０に収装され、マフラ４０に噴霧器および温度センサが取り付けられる。このため、SCRシステムを含む排気系を効率よくコンパクトに纏めることが可能となる。マフラ４０はグレーダブレード１８の前側に配置され、尿素噴射装置２６がマフラ４０の上方でグレーダブラケット１８との干渉を避けられる位置に支持される。つまり、SCRシステムを含む排気系については、グレーダ１２とキャブ１５の間において、グレーダブラケット１８との干渉を避けられるレイアウトに設定されるのである。

このようなレイアウトにより、尿素噴射装置２６はマフラ４０から上方へ離され、噴霧器２３および温度センサ２５との間に介在する配管４３および配線４５が長くなるものの、これらを雪などの付着および堆積から保護するカバー４６を備えるので、降雪などの重みによる配管４３や配線４５の破損を防止することが可能となり、除雪トラック１０のSCRシステムに対する信頼性および耐久性を高められるのである。

カバー４６は、尿素噴射装置２６のブラケット４２に取り付けられ、マフラ４０へ延びる自由端部（第３部品４６ｃ）が取り外し可能に構成されるので、カバー４６の第３部品４６ｃを外すことにより、配管４３と噴霧器との接続や配線４５と温度センサとの接続を点検したり修繕したり作業が容易に行えるようになる。また、スコップなどを使って雪などを掻き落とすような作業がよく行われるが、カバー４６は全体として断面略コ字形になるため、その内側の配管４３や配線４５をスコップなどによる損傷から有効に保護しえるほか、筒のような閉断面でないので、配管４３や配線４５が簡単に取り付けられるのである。

カバー４６の内側に複数のクランプ５１が備えられる（図４、参照）。図示の場合、クランプ５１は第１部品４６ａの内側と第２部品４６ｂの内側との２箇所に配置される。配管４３や配線４５は、被覆材５２で束ねられ、各クランプ５１に取り付けられる。このため、複数のクランプ５１により、カバー４６の内側から配管４３や配線４５が垂れたり曲がったりしてはみ出すようなことがなくなり、カバー４６の有効性（保護機能）を適正に維持しえる。被覆材５２は、凍結防止用のヒータを用いると良い。

マフラ４０については、その外面に凹部５３が形成され、その奥において、配管４３が噴霧器と接続され、配線４５が温度センサと接続される。つまり、配管４３の接続部および配線４５の接続部は、凹部５３の内側に設定され、カバー４６がマフラ４０の外面に突き当たるまで延ばせるようになり、雪などの付着および堆積から有効に保護されるのである。

グレーダ１２およびグレーダブラケット１８のサイズ違いに対処するため、尿素噴射装置２６の高さ調整手段およびカバー４６の高さ（有効長）調整手段を設けることが考えられる。例えば、図４において、ボルト６０および６１の挿通穴（ボルト穴）を長孔に設定することにより、尿素噴射装置２６の高さおよびカバー４６の高さ（有効長）が長孔の範囲で調整可能となる。

除雪トラックの側面図である。 同じく平面図である。 同じく要部の側面図である。 同じく要部の斜め下方からみる斜視図である。 カバーの一部構成を表す正面図（ａ），右側面図（ｂ），平面図（ｃ）である。 同じく一部構成を表す正面図（ａ），右側面図（ｂ），底面図（ｃ）である。 SCRシステムの概要図である。

符号の説明

１０ 除雪トラック
１２ グレーダ
１５ キャブ
１６ フレーム
１８ グレーダブラケット
２６ 尿素噴射装置
４０ マフラ
４３ 配管（ホース）
４５ 配線（ハーネス）
４６ カバー
４６ｃ 第３部品（カバーの自由端部）
５１ クランプ

Claims (3)

1. エンジン排気系の選択還元型ＮＯｘ触媒上流に尿素水溶液と圧縮空気との混合気を噴射する噴霧器と、前記触媒付近に配置される温度センサの情報などに応じて前記噴霧器への尿素水溶液と圧縮空気との混合気の供給量を制御する尿素噴射装置とを備える除雪トラックの選択還元型ＮＯｘ触媒システムにおいて、グレーダの前側に前記エンジン排気系をレイアウトするべく、マフラを前記グレーダの前側に配置すると共に前記マフラの上方でグレーダブラケットとの干渉を避けられる位置に前記尿素噴射装置を支持する一方、前記触媒を前記マフラに収装すると共に前記噴霧器や前記温度センサが前記マフラに取り付けてあり、前記マフラと前記尿素噴射装置との間に介在する配管や配線を雪などの付着および堆積から保護するためのカバーを設け、前記カバーは、前記マフラ側を自由端として基端が前記尿素噴射装置のケーシングに取り付けられ、前記マフラ側の自由端部を基端側と取り外し可能に構成したことを特徴とする除雪トラックの選択還元型ＮＯｘ触媒システム。
2. 前記カバーは、断面略コ字形に形成したことを特徴とする請求項１に記載の選択還元型ＮＯｘ触媒システム。
3. 前記カバーは、その内側に配管や配線を保持するクランプを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の選択還元型ＮＯｘ触媒システム。

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