JP5271732B2 - Exhaust purification device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディーゼルエンジン用の排気浄化装置の技術に関する。 The present invention relates to a technology of an exhaust emission control device for a diesel engine.
近年、環境問題に対する配慮から、バスやトラクターなどの種々の車両に排気浄化装置(排気後処理装置、黒煙浄化装置)を搭載することが望まれている。排気浄化装置は、排気入口、酸化触媒、ディーゼルパティキュレートフィルタ(Diesel particulate filter,DPF。以下、パティキュレートフィルタと記載する。)、および排気出口を直列的に配置した装置である。係る排気浄化装置に備えられるパティキュレートフィルタは、使用を続けるとフィルタが目詰まりを起こして機能が低下するため、フィルタに堆積したパティキュレートマター(Particulate matter,PM。)を燃焼(酸化)除去して再生しなければならない。この再生を行うためには、酸化触媒とパティキュレートフィルタの温度を300℃程度に上昇維持させる必要があり、その上昇維持には、排気ガスの熱エネルギーを利用したり、あるいはポスト噴射(燃焼工程後の追加噴射)した燃料を排気浄化装置内で燃焼させることによって得た熱を利用する。このため、パティキュレートフィルタは排気ガスの温度が高い位置、すなわちエンジンの近傍に配置することが好ましいとされている。 In recent years, in consideration of environmental problems, it is desired to mount an exhaust purification device (exhaust aftertreatment device, black smoke purification device) on various vehicles such as buses and tractors. The exhaust purification device is a device in which an exhaust inlet, an oxidation catalyst, a diesel particulate filter (DPF; hereinafter referred to as a particulate filter), and an exhaust outlet are arranged in series. The particulate filter provided in such an exhaust emission control device is clogged and deteriorates its function when used continuously. Therefore, the particulate matter (PM) accumulated on the filter is burnt (oxidized) and removed. Have to play. In order to perform this regeneration, it is necessary to maintain the temperature of the oxidation catalyst and the particulate filter at about 300 ° C., and for maintaining the increase, the thermal energy of the exhaust gas is used, or post injection (combustion process). The heat obtained by combusting the fuel after the additional injection) in the exhaust purification system is used. For this reason, the particulate filter is preferably disposed at a position where the temperature of the exhaust gas is high, that is, in the vicinity of the engine.
そこで、例えば特許文献1に開示される技術により、パティキュレートフィルタをエンジンルーム内のエンジンの背後に配置する技術が公知となっている。この特許文献1に開示される技術では、パティキュレートフィルタが、走行風の影響を受け難くなり、パティキュレートフィルタを高温に維持することが可能となる。しかしながら、エンジンルーム内の走行風が当たらない場所にパティキュレートフィルタを配置すると、パティキュレートフィルタが高温になり過ぎて、エンジンルーム内の周辺部品に熱による悪影響(いわゆる熱害)を与えてしまうという弊害があった。 Therefore, for example, a technique for disposing a particulate filter behind an engine in an engine room is known by the technique disclosed in Patent Document 1. In the technique disclosed in Patent Document 1, the particulate filter is not easily affected by the traveling wind, and the particulate filter can be maintained at a high temperature. However, if the particulate filter is disposed in a place where the traveling wind does not hit in the engine room, the particulate filter becomes too hot and the peripheral parts in the engine room are adversely affected by heat (so-called thermal damage). There was an evil.
また、例えば特許文献2に開示される技術により、パティキュレートフィルタをエンジンの近傍であって走行風を送るラジエータの正面となる位置に配置する技術が公知となっている。この特許文献2に開示される技術では、パティキュレートフィルタを、走行風で冷却しながら運転することが可能となり、パティキュレートフィルタが高温になり過ぎることを防止することが可能となる。しかしながら、パティキュレートフィルタの外周部は中心部と比べて走行風により冷却されやすく、パティキュレートフィルタの外周部から放熱が行われやすかった。そのため、パティキュレートフィルタの外周部では中心部と比べて酸化触媒の活性が低下しやすく、酸化触媒とパティキュレートフィルタの温度を均一に300℃程度に上昇維持させることが困難であり、パティキュレートフィルタ全体を均一に再生することが困難であった。したがって、パティキュレートフィルタのフィルタ全体において均一な浄化効果を得ることが困難であった。
Further, for example, with the technique disclosed in
本発明は、叙上の事情に鑑みてなされたものであり、排気浄化装置をディーゼルエンジンの近傍に配置しつつ、周辺部品への熱害を防止すること、ならびにパティキュレートフィルタの外周部からの放熱を抑制して、パティキュレートフィルタの再生を有利にするとともに、排気ガスの浄化効果の低下を防止することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and while disposing an exhaust purification device in the vicinity of a diesel engine, it prevents thermal damage to peripheral components, and from the outer periphery of the particulate filter. It is an object of the present invention to suppress heat dissipation, to make the regeneration of the particulate filter advantageous, and to prevent the exhaust gas purification effect from decreasing.
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。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
請求項1においては、エンジン(10)の排気管を入口側排気管(31)と出口側排気管(56)により構成し、該入口側排気管(31)と出口側排気管(56)との間の中途部で、該エンジン(10)の近傍に排気浄化装置(14)を介装し、該排気浄化装置(14)は、排気浄化装置本体(40)と、内側断熱材(41)と、カバー(42)と、外側断熱材(43)とにより構成し、該排気浄化装置本体(40)は、内部に酸化触媒(52)とパティキュレートフィルタ(53)を備えた筐体(50)より構成され、前記入口側排気管(31)と出口側排気管(56)が接続され、前記内側断熱材(41)は、グラスウールやセラミックなどの断熱性の材料から構成して、前記排気浄化装置本体(40)の周囲を被覆し、前記カバー(42)は、金属などの耐熱性の材料からなる部材で構成し、右側カバー(64)と左側カバー(65)とからなり、左右に二分割可能な構成として、前記内側断熱材(41)の周囲を被覆し、前記外側断熱材(43)は、グラスウールやセラミックなどの断熱性の材料から構成し、前記カバー(42)の周囲を被覆しすると共に、前記排気浄化装置本体(40)の外周面と、内側断熱材(41)の内周面との間に間隙を設けて、空気層(78)を形成し、また、前記内側断熱材(41)の外周面と、カバー(42)の内周面との間に間隙を設けて、空気層(79)を形成したものである。 In Claim 1, the exhaust pipe of an engine (10) is comprised by the inlet side exhaust pipe (31) and the outlet side exhaust pipe (56), and this inlet side exhaust pipe (31), outlet side exhaust pipe (56), An exhaust purification device (14) is interposed in the vicinity of the engine (10) in the middle of the exhaust purification device main body (40) and the inner heat insulating material (41). And the cover (42) and the outer heat insulating material (43). The exhaust purification device main body (40) includes a casing (50) provided with an oxidation catalyst (52) and a particulate filter (53) inside. ), The inlet side exhaust pipe (31) and the outlet side exhaust pipe (56) are connected, and the inner heat insulating material (41) is made of a heat insulating material such as glass wool or ceramic, The purifier body (40) is covered and the cover (4 ) Is composed of a member made of a heat-resistant material such as a metal, and is composed of a right cover (64) and a left cover (65). The outer heat insulating material (43) is made of a heat insulating material such as glass wool or ceramic, covers the periphery of the cover (42), and the outer peripheral surface of the exhaust purification device main body (40). And an inner peripheral surface of the inner heat insulating material (41) to form an air layer (78), and the outer peripheral surface of the inner heat insulating material (41) and the inner surface of the cover (42) An air layer (79) is formed by providing a gap with the peripheral surface .
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
請求項1においては、エンジン(10)の排気管を入口側排気管(31)と出口側排気管(56)により構成し、該入口側排気管(31)と出口側排気管(56)との間の中途部で、該エンジン(10)の近傍に排気浄化装置(14)を介装し、該排気浄化装置(14)は、排気浄化装置本体(40)と、内側断熱材(41)と、カバー(42)と、外側断熱材(43)とにより構成し、該排気浄化装置本体(40)は、内部に酸化触媒(52)とパティキュレートフィルタ(53)を備えた筐体(50)より構成され、前記入口側排気管(31)と出口側排気管(56)が接続され、前記内側断熱材(41)は、グラスウールやセラミックなどの断熱性の材料から構成して、前記排気浄化装置本体(40)の周囲を被覆し、前記カバー(42)は、金属などの耐熱性の材料からなる部材で構成し、右側カバー(64)と左側カバー(65)とからなり、左右に二分割可能な構成として、前記内側断熱材(41)の周囲を被覆し、前記外側断熱材(43)は、グラスウールやセラミックなどの断熱性の材料から構成し、前記カバー(42)の周囲を被覆しすると共に、前記排気浄化装置本体(40)の外周面と、内側断熱材(41)の内周面との間に間隙を設けて、空気層(78)を形成し、また、前記内側断熱材(41)の外周面と、カバー(42)の内周面との間に間隙を設けて、空気層(79)を形成したので、排気浄化装置本体の周囲が内側断熱材により覆われるので、排気浄化装置をエンジンの近傍に配置しつつ周辺部品への熱害を防止することが可能となる。 In Claim 1, the exhaust pipe of an engine (10) is comprised by the inlet side exhaust pipe (31) and the outlet side exhaust pipe (56), and this inlet side exhaust pipe (31), outlet side exhaust pipe (56), An exhaust purification device (14) is interposed in the vicinity of the engine (10) in the middle of the exhaust purification device main body (40) and the inner heat insulating material (41). And the cover (42) and the outer heat insulating material (43). The exhaust purification device main body (40) includes a casing (50) provided with an oxidation catalyst (52) and a particulate filter (53) inside. ), The inlet side exhaust pipe (31) and the outlet side exhaust pipe (56) are connected, and the inner heat insulating material (41) is made of a heat insulating material such as glass wool or ceramic, The purifier body (40) is covered and the cover (4 ) Is composed of a member made of a heat-resistant material such as a metal, and is composed of a right cover (64) and a left cover (65). The outer heat insulating material (43) is made of a heat insulating material such as glass wool or ceramic, covers the periphery of the cover (42), and the outer peripheral surface of the exhaust purification device main body (40). And an inner peripheral surface of the inner heat insulating material (41) to form an air layer (78), and the outer peripheral surface of the inner heat insulating material (41) and the inner surface of the cover (42) Since the air layer (79) is formed by providing a gap with the peripheral surface, the periphery of the exhaust purification device main body is covered with the inner heat insulating material. It is possible to prevent heat damage.
また、パティキュレートフィルタの外周部からの放熱を抑制してパティキュレートフィルタの再生を有利にするとともに、排気ガスの浄化効果の低下を防止することが可能となる。 Further, it is possible to suppress the heat release from the outer peripheral portion of the particulate filter to make the regeneration of the particulate filter advantageous, and to prevent the exhaust gas purification effect from being lowered.
また、排気浄化装置本体の周囲が内側断熱材と外側断熱材とにより二重に覆われるので、排気浄化装置をエンジンの近傍に配置しつつ周辺部品への熱害を効果的に防止することが可能となる。 In addition , since the periphery of the exhaust purification device main body is doubly covered by the inner heat insulating material and the outer heat insulating material, it is possible to effectively prevent thermal damage to peripheral components while arranging the exhaust purification device in the vicinity of the engine. It becomes possible.
また、パティキュレートフィルタの外周部からの放熱を抑制してパティキュレートフィルタの再生を有利にするとともに、排気ガスの浄化効果の低下を防止することが可能となる。 Further , it is possible to suppress the heat release from the outer peripheral portion of the particulate filter to make the regeneration of the particulate filter advantageous, and to prevent the exhaust gas purification effect from being lowered.
また、排気浄化装置を排気管を介してエンジンと接続したままの状態でパティキュレートフィルタを取り外すことができるので、パティキュレートフィルタの洗浄などのメンテナンスを容易に行うことが可能となる。 In addition , since the particulate filter can be removed while the exhaust purification device is connected to the engine via the exhaust pipe, maintenance such as cleaning of the particulate filter can be easily performed.
次に、発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Next, embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
まず、本発明の第一実施形態に係る排気浄化装置14を備えるパワーショベル1の全体的な構成について、図1から図3までを参照して説明する。なお、本発明に係る排気浄化装置は、パワーショベル1に備えられるものに限らず、その他の農業用作業車両や土木作業用作業車両などに備えられるものであっても良い。
First, an overall configuration of a power shovel 1 including an
以下では便宜上、重力が作用する方向を「上下方向」、上下方向に垂直な方向であって図1における矢印A方向を「前後方向」、上下方向に垂直かつ前後方向に垂直な方向を「左右方向」と定義し、これらの方向を用いて説明を行うものとする。 In the following, for the sake of convenience, the direction in which gravity acts is “up and down direction”, the direction perpendicular to the up and down direction, the direction of arrow A in FIG. It is defined as “direction”, and explanation will be made using these directions.
図1に示すように、パワーショベル1は、主として、クローラ式走行装置2、本体フレーム3、操作部4、ボンネット5、作業機6、およびブレード7などから構成される。
As shown in FIG. 1, the excavator 1 mainly includes a crawler
クローラ式走行装置2は、パワーショベル1を走行させるための走行装置である。本体フレーム3は、クローラ式走行装置2上に左右旋回可能に搭載されている。
The crawler
操作部4は、本体フレーム3の前部に配設され、各種操作レバーやフットペダルなどを備える。図2に示すように、ボンネット5は本体フレーム3の後部に平面視で略円弧状に設けられ、エンジン10、油圧ポンプ11、作動油タンク12、ラジエータ13、および排気浄化装置14などを収納して被覆している。図1に示すように、ボンネット5の前上方付近には、座席15が配設されている。
The
図1に示すように、作業機6は本体フレーム3の前端部に設けられ、ブーム16、アーム17、バケット18、ブームシリンダ19、バケットシリンダ20、およびアームシリンダ22などから構成される。本体フレーム3の前端部には、ブームブラケット21が左右回動可能に枢支される。ブーム16の一端は、ブームブラケット21の前端に枢支されている。アーム17の一端は、ブーム16の他端に枢支されている。バケット18の一端は、アーム17の他端に枢支される。こうして作業機6は、ブームシリンダ19によりブーム16を上下回動可能とし、アームシリンダ22によりアーム17を上下回動可能とし、バケットシリンダ20によりバケット18を上下回動可能としている。
As shown in FIG. 1, the work implement 6 is provided at the front end of the
ブレード7は、クローラ式走行装置2の後端部に突設され、リフトシリンダにより上下回動可能に支持されている。
The blade 7 protrudes from the rear end portion of the crawler
次に、図2および図3を参照して、ボンネット5の内部の構成について説明する。前述のように、ボンネット5は、エンジン10、油圧ポンプ11、作動油タンク12、ラジエータ13、および排気浄化装置14などを収納して被覆している。
Next, the internal configuration of the
図2および図3に示すように、エンジン10は、本体フレーム3の後部中央に、エンジン支持部材30(図3参照)を介して設けられる。エンジン10の左側部にはフライホイールが付設される。該フライホイールは、フライホイールケース35に収納されている(図3参照)。エンジン10は、上部の排気マニホールド(不図示)に接続される、排気ガス(燃焼ガス)を排気するための入口側排気管31(図2参照)を備える。エンジン10の右側部には冷却ファン9が付設される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図3に示すように、油圧ポンプ11は、エンジン10のフライホイールケース35側(エンジン10の左側)に設けられる。油圧ポンプ11は、エンジン10のクランク軸(出力軸)により駆動される。
As shown in FIG. 3, the
作動油タンク12は、油圧機器用の作動油を貯留するタンクであり、本体フレーム3の後部左側(エンジン10の左側)に設けられている。作動油タンク12の下部側面には、油圧ホース24が接続されている。作動油タンク12の作動油は、油圧ホース24を通じて油圧ポンプ11へ供給される。
The
ラジエータ13は、エンジン10で発生する過剰な熱を発散(冷却)するための装置である。ラジエータ13は、図2に示すように、前記冷却ファン9の右側方(エンジン10の右側)に連設され、かつボンネット5の側壁と所定間隔を置いて配置される。ラジエータ13とボンネット5の側壁との間にはダクト33が設けられ、前記冷却ファン9からの冷却風がダクト33を通じて外部へ排出可能とされている。ダクト33にはルーバー34が設けられ、前記冷却ファン9からの冷却風の風向きが変更可能とされている。
The
排気浄化装置14は、エンジン10の排気ガス中に含まれるパティキュレートマターを除去する装置である。図2および図3に示すように、排気浄化装置14は、背面視略六角形の筒形状(略六角柱形状)の部材である。排気浄化装置14は、エンジン10の近傍に配置される。排気浄化装置14は、油圧ポンプ11の上方であって、エンジン10と作動油タンク12との間に、その軸線方向がパワーショベル1の前後方向となるように設けられている。
The
排気浄化装置14は、エンジン10の排気管の中途部、すなわち入口側排気管31と後述の出口側排気管56との間に設けられる。図2に示すように、エンジン10の入口側排気管31が排気浄化装置14の右側外周面に接続されて、エンジン10から排出される排気ガスが入口側排気管31を介して排気浄化装置14内へ導入される。
The
以下では、排気浄化装置14について、図4から図11までを参照して説明する。
Hereinafter, the exhaust
排気浄化装置14は、パワーショベル1のボンネット5内部において、エンジン10の近傍となる位置に配置される(図2および図3参照)。排気浄化装置14は、前後中途部でステー32を介してエンジン10のフライホイールケース35に固定され、前部で入口側排気管31を介してエンジン10と接続される。
The
図4から図11までに示すように、排気浄化装置14は、排気浄化装置本体40、内側断熱材41、カバー42、および外側断熱材43を備える。
As shown in FIGS. 4 to 11, the
排気浄化装置本体40は、本実施形態に係る排気浄化装置14の主たる構造体を成すものである。図4および図5に示すように、排気浄化装置本体40は、筐体50、入口管51、酸化触媒52、パティキュレートフィルタ53、断熱吸音材54、本体内断熱材55、出口側排気管56、および共鳴管57などを備える。
The exhaust purification device
筐体50は、排気浄化装置本体40の外郭を成す部材である。図4に示すように、筐体50は、第一筐体部80、第二筐体部81、および第三筐体部82からなる。
The
図5に示すように、第一筐体部80は、筐体50の前部を成す部材である。第一筐体部80は、略円筒形状に形成され、その軸線方向が前後方向となるように配置される。第一筐体部80の前端は前蓋90により閉塞され、第一筐体部80の後端は後向きに開放されている。
As shown in FIG. 5, the
第一筐体部80の後端縁部の周囲には、フランジ部91が第一筐体部80の径方向外側に放射状に突出するように設けられる。フランジ部91には、後述のボルト88・88・・・を貫装するための貫装孔が周方向に所定間隔置きに形成される。フランジ部91のうち前記貫装孔の周縁部92・92・・・は、フランジ部91の他の部分よりも第一筐体部80の径方向外側に大きく突出するように形成される。
A
第二筐体部81は、筐体50の前後中途部を成す部材である。第二筐体部81は、略円筒形状に形成される。第二筐体部81は、第一筐体部80の後方に当該第一筐体部80と同軸線上に配置される。第二筐体部81の前端は前向きに開放され、後端は後向きに開放されている。第二筐体部81は、内径が第一筐体部80の内径と一致し、外径が第一筐体部80の外径と一致するように形成される。
The
第二筐体部81の前端縁部の周囲および後端縁部の周囲には、フランジ部93・93が第二筐体部81の径方向外側に放射状に突出するようにそれぞれ設けられる。フランジ部93・93には、後述のボルト88・88・・・を貫装するための貫装孔が周方向に所定間隔置きに形成される。このフランジ部93・93の貫装孔は、前述のフランジ部91の貫装孔と正面視(背面視)で一致させることが可能な位置に形成される。フランジ部93・93のうち前記貫装孔の周縁部94・94・・・は、周縁部92と同様に、フランジ部93・93の他の部分よりも第二筐体部81の径方向外側に大きく突出するように形成される。
Around the front edge and the rear edge of the
第三筐体部82は、筐体50の後部を成す部材である。第三筐体部82は、略円筒形状に形成される。第三筐体部82は、第二筐体部81の後方に当該第二筐体部81と同軸線上に配置される。第三筐体部82の前端は前向きに開放されており、第三筐体部82の後端は後蓋95により閉塞されている。第三筐体部82は、内径が第二筐体部81の内径と一致し、外径が第二筐体部81の外径と一致するように形成される。
The
なお、後蓋95の出口側排気管56(排気管)が設けられる位置に対応する位置には、孔99が形成される。
A
第三筐体部82の前端縁部の周囲には、フランジ部96が第二筐体部81の径方向外側に放射状に突出するように設けられる。フランジ部96には、後述のボルト88・88・・・を貫装するための貫装孔が周方向に所定間隔置きに形成される。フランジ部96のうち前記貫装孔の周縁部97・97・・・は、周縁部92および周縁部94と同様に、フランジ部96の他の部分よりも第三筐体部82の径方向外側に大きく突出するように形成される。
A
第一筐体部80、第二筐体部81、および第三筐体部82は、フランジ部91の貫装孔と、フランジ部93・93の貫装孔と、フランジ部96の貫装孔とを正面視(背面視)で一致させた状態で、それぞれの貫装孔にボルト88を貫装するとともにナット(不図示)で締結することにより、気密に連通するように連結されている。このとき、第一筐体部80と第二筐体部81、ならびに第二筐体部81と第三筐体部82との間にはガスケットを備えることが好ましい。
The
このように構成することにより、第三筐体部82は第二筐体部81から着脱可能となっている。同様に、第二筐体部81は第一筐体部80および第三筐体部82から着脱可能となっている。ここで、第一筐体部80はステー32を介してエンジン10のフライホイールケース35に固定されている。
By configuring in this way, the
図5に示すように、入口管51は、略円筒形状に形成され、第一筐体部80の右側方から筐体50の側面の一部を貫通している。入口管51の一端には、入口側排気管31と接続するための開口部39が形成されている(図4参照)。入口管51の他端は、第一筐体部80内で開口している(図5参照)。入口管51は、その軸線が筐体50の軸線と直交するように配置される。こうして、入口管51は、エンジン10からの排気ガスを排気浄化装置本体40内に導く通路を成している。
As shown in FIG. 5, the
酸化触媒52は、パティキュレートマターの燃焼を促進させる働きを成す触媒であり、図5に示すように、排気浄化装置本体40に内装される。酸化触媒52は、例えば略円筒形状のモノリス担体にアルミナの触媒担持層をコーティングにより形成して、この担持層にPt(プラチナ)、Pd(パラジウム)などの触媒成分を担持させたものである。酸化触媒52は、第一筐体部80内に収容される。酸化触媒52は、入口管51の開口の下流側に配置される。
The
このような酸化触媒52を備えることにより、排気ガスに含まれる炭化水素と一酸化炭素を、二酸化炭素と水に変化させ、窒素酸化物(NOx)のうち一酸化窒素を二酸化窒素に効率よく変化させ、ここで生成させた二酸化窒素を利用して後段のパティキュレートフィルタ53に捕捉されたパティキュレートマターを燃焼させることが可能となっている。したがって、パティキュレートフィルタ53の再生を短時間に効率よく行うことが可能である。
By providing such an
パティキュレートフィルタ53は、パティキュレートマターを捕集するためのフィルタであり、図5に示すように、排気浄化装置本体40に内装される。パティキュレートフィルタ53は、略円筒形状に形成されたウォールフロータイプのフィルタであって、コーディエライトなどのセラミックスにより、複数の通路を有するハニカム状の多孔質壁で形成されたフィルタ本体を備え、排気ガスをフィルタ本体の多孔質壁に流通させてパティキュレートマターを捕集するように構成されている。パティキュレートフィルタ53は、筐体50内(第一筐体部80の後部内および第二筐体部81内)に収容される。パティキュレートフィルタ53は、酸化触媒52の下流側に配置される。
The
なお、パティキュレートフィルタ53の構成は上述のものに特に限らず、たとえば炭化ケイ素などの耐熱性材料を用いた三次元網目構造担体により構成しても良い。あるいは、酸化触媒とパティキュレートフィルタとを一体型として、酸化触媒がパティキュレートフィルタの表面に塗布されている構成、あるいは担持されている構成としても良い。
The configuration of the
断熱吸音材54は、第一筐体部80内に送られてきた排気ガスの第一筐体部80の外部への放熱を防ぐとともに、排気ガスの排出時に生じる音の、第一筐体部80の外部(排気浄化装置本体40の外部)への漏れを防ぐものである。断熱吸音材54は、第一筐体部80の前部から中途部にかけての、第一筐体部80の内側に固着される。
The heat insulating sound-absorbing
本体内断熱材55は、排気浄化装置本体40内から外部への放熱を防ぐ部材である。本体内断熱材55は、第一筐体部80の後部の内側、ならびに第二筐体部81の内側の全体にわたって固着される。
The in-body
図4に示すように、出口側排気管56は、略円筒形状の部材を中途部で屈曲させて形成される排気管である。出口側排気管56は、パティキュレートフィルタ53の後方に当該パティキュレートフィルタ53と同軸線上に配置される。出口側排気管56は、第三筐体部82の後蓋95に孔99を介して貫設される。出口側排気管56は、ステー45と、ボルト46・46・・・およびナットとを介して、後蓋95に固定される。
As shown in FIG. 4, the outlet
図5に示すように、出口側排気管56の前端は、第三筐体部82内であってパティキュレートフィルタ53の下流側で開口している。出口側排気管56の後端は、排気浄化装置14の外部(ボンネット5の外部)で開口している。こうして、出口側排気管56は、パティキュレートフィルタ53を通過することにより浄化された排気ガスを排気浄化装置本体40の外部へ導く通路を成している。
As shown in FIG. 5, the front end of the outlet
なお、図4に示すように、出口側排気管56はボルト46・46・・・およびナットを着脱することにより、ステー45とともに第三筐体部82の後蓋95から着脱可能となっている。
As shown in FIG. 4, the outlet
共鳴管57は、排気ガス排出時の騒音を低減させる部材である。図5に示すように、共鳴管57は、出口側排気管56に並設される略円筒形状の部材である。共鳴管57の両端は、開口している。共鳴管57は、その軸線が出口側排気管56の軸線と平行となる状態で第三筐体部82内に設けられる。
The
このように構成することにより、第一筐体部80を入口側排気管31を介してエンジン10に接続したままの状態で、ボルト88・88・・・およびナットを取り外して第三筐体部82および第二筐体部81を第一筐体部80から取り外すことにより、パティキュレートフィルタ53を後方へ引き出して取り外すことが可能となっている。したがって、メンテナンス時などに、排気浄化装置本体40において、筐体50からパティキュレートフィルタ53を取り外して、パティキュレートフィルタ53の清掃や交換をすることが可能となっている。
By configuring in this way, the
以下では、内側断熱材41の構成について、図6、図10、および図11を参照して詳細に説明する。内側断熱材41は、グラスウールやセラミックなどの断熱性の材料からなる。図6に示すように、内側断熱材41は、前蓋58、後蓋59および側面体60からなり、排気浄化装置本体40の周囲に設けられる。
Below, the structure of the inner side
本実施形態の内側断熱材41においては、前蓋58、後蓋59、および側面体60は、一体的に形成されるが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、前蓋、後蓋、および側面を別体として設けて、後述のカバーで取り囲むことにより所定の位置に保持する構成としても良い。
In the inner
内側断熱材41を排気浄化装置本体40の周囲に取り付けたときに、前蓋58は排気浄化装置本体40を前方から被覆する。また、後蓋59は排気浄化装置本体40を後方から被覆する。さらに、側面体60は排気浄化装置本体40の側面を包囲して被覆する。側面体60は、フランジ部91・93・93・96(筐体50)の外周に沿って突出するように設けられる。こうして、内側断熱材41は排気浄化装置本体40の周囲に筒状に配設される。
When the inner
排気浄化装置本体40と内側断熱材41との間には、間隙が生じる(図10および図11参照)。すなわち、内側断熱材41の側面体60が、その内周面がフランジ部91・93・93・96の外周に沿うように配設されることにより、筐体50のフランジ部91・93・93・96を除く部分の外周面と内側断熱材41の内周面との間に空気層78(間隙)が形成される。また、内側断熱材41の側面体60が、その内周面がフランジ部91・93・96の外周に沿うように配設されることにより、側面体60には、フランジ部91・93・96の位置にあわせて側面体60の周方向に所定間隔置きに複数箇所の膨出部77・77・・・が形成される。
A gap is formed between the exhaust purification device
図6に示すように、側面体60の入口管51が配置される位置に対応する部分には、孔61が形成される。側面体60のステー32が配置される位置に対応する部分には、孔62が形成される。側面体60の後蓋59の、出口側排気管56およびステー45が配置される位置に対応する部分には、略四角形状の孔63が形成される。
As shown in FIG. 6, a
こうして、内側断熱材41は、入口管51、ステー32、出口側排気管56、およびステー45が配置される部分以外の排気浄化装置本体40の外周全体を覆う(被覆する)ことが可能となっている。このように構成することにより、内側断熱材41は、排気浄化装置本体40から外部への放熱を防ぐことが可能である。換言すれば、内側断熱材41は酸化触媒52およびパティキュレートフィルタ53の外周部からの温度の低下を抑制することが可能である。
Thus, the inner
さらに、排気浄化装置本体40と内側断熱材41との間に形成される空気層78も、排気浄化装置本体40から外部への放熱を防ぐ役割を果たす(図10および図11参照)。すなわち、熱伝導性の低い空気層78を介在させることにより、排気浄化装置本体40から内側断熱材41への熱の伝動を抑制している。
Furthermore, the
以下では、カバー42の構成について、図7、図8、図10、および図11を参照して詳細に説明する。カバー42は、金属などの耐熱性の材料からなる部材である。カバー42は、右側カバー64と左側カバー65とからなり、排気浄化装置本体40の周囲(内側断熱材41の周囲)に設けられる。本実施形態のカバー42は、成形を容易なものとするために、左右に二分割可能な構成とし、全体として略六角柱形状の筒体に構成しているが、その形状はこれに特に限るものではない。すなわち、角筒状や円柱状に一体的に構成したり、三分割以上に構成することも可能である。
Below, the structure of the
図7に示すように、左側カバー65の右側カバー64と対向する(重なり箇所である)辺のうち、長手方向の辺には、側方に張り出したフランジ部84・84が形成される。フランジ部84・84には、後述のボルト89・89・・・(図8参照)を貫装するための貫装孔84h・84h・・・が、左側カバー65の長手方向に所定間隔置きに形成される。
As shown in FIG. 7,
図8に示すように、右側カバー64の左側カバー65と対向する(重なり箇所である)辺のうち、長手方向の辺には、側方に張り出したフランジ部83・83が形成される。フランジ部83・83は、フランジ部84・84と対向するように形成される。フランジ部83・83には、前述のフランジ部84・84の貫装孔と一致させることが可能な位置に、貫装孔(不図示)が形成される。
As shown in FIG. 8,
こうして、右側カバー64と左側カバー65とは、フランジ部83・83とフランジ部84・84とを重ね合わせて、フランジ部83・83の貫装孔と、フランジ部84・84の貫装孔84h・84h・・・とを一致させた状態で、それぞれの貫装孔にボルト89を貫装するとともにナット(不図示)で締結することにより、互いを締結して固定することが可能となっている。
Thus, the
なお、右側カバー64と左側カバー65との固定時には、左側カバー65はフランジ部84・84の合わせ面が右斜め上方を向く傾斜面となるように配置される一方、右側カバー64はフランジ部83・83の合わせ面が左斜め下方を向く傾斜面となるように配置される。これにより、カバー42において、ボルト89・89・・・およびナットを用いた締結、解除作業が容易なものとされている。
When the
カバー42を排気浄化装置本体40およびこれを被覆する内側断熱材41の周囲に取り付けたときに、右側カバー64は内側断熱材41を右側方から被覆する。また、左側カバー65は内側断熱材41を左側方から被覆する(図7参照)。右側カバー64の入口管51に対応する部分には、孔66が形成される。また、右側カバー64のステー32に対応する部分には、孔67が形成される。右側カバー64の出口側排気管56およびステー45に対応する部分には、三角形状の切欠68が形成される。また、左側カバー65の出口側排気管56およびステー45に対応する部分には、三角形状の切欠69が形成される。
When the
こうして、カバー42は、入口管51、ステー32、出口側排気管56、およびステー45が配置される部分以外で内側断熱材41により覆われた排気浄化装置本体40の外周全体をさらに覆う(被覆)することが可能となっている。このように構成することにより、カバー42は、内側断熱材41の外周を被覆して、内側断熱材41を排気浄化装置本体40の外周に保持している。
Thus, the
カバー42を内側断熱材41の周囲に取り付けると、内側断熱材41とカバー42との間には間隙が生じる(図10および図11参照)。すなわち、カバー42(右側カバー64)が入口管51やステー32などと当接することによって所定の位置に位置決めされることにより、内側断熱材41の外周面とカバー42の内周面との間に空気層79(間隙)が形成される。この空気層79は、内側断熱材41(排気浄化装置本体40)から外部への放熱を防ぐ役割を果たす。すなわち、熱伝動性の低い空気層79を介在させることにより、内側断熱材41(排気浄化装置14)からカバー42への熱の伝動を抑制している。
When the
以下では、外側断熱材43の構成について、図9を参照して詳細に説明する。外側断熱材43は、グラスウールやセラミックなどの断熱性の材料からなる。外側断熱材43は、前蓋70、後蓋71、および側面体72からなり、カバー42(図8参照)の周囲に設けられる。
Below, the structure of the outer side
本実施形態の排気浄化装置14においては、前蓋70、後蓋71、および側面体72は一体的に設けられるが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、前蓋、後蓋、および側面を個別として設けて、それぞれをカバーの外周面に固着するものとしても良い。
In the
外側断熱材43をカバー42の周囲に取り付けたときに、前蓋70はカバー42を前方から被覆する。また、後蓋71はカバー42を後方から被覆する。さらに、側面体72はカバー42の側面を包囲して被覆する。側面体72は、カバー42の外周に沿うように配設される。したがって、カバー42のフランジ部83・84に対応する部分には、側面体72の側方に突出した突出部76・76が形成される。また、ボルト89・89・・・に対応する部分には、突出部76から側方に突出した突出部85・85・・・が形成される。
When the outer
側面体72の入口管51に対応する部分には、孔73が形成される。側面体72のステー32に対応する部分には、孔74が形成される。後蓋71の出口側排気管56およびステー45に対応する部分には、略四角形状の孔75が形成される。
A
こうして、外側断熱材43は、入口管51、ステー32、出口側排気管56、およびステー45が配置される部分以外で内側断熱材41およびカバー42により覆われた排気浄化装置本体40の外周全体をさらに覆う(被覆する)ことが可能となっている。よって、外側断熱材43は、カバー42の外周を被覆して、カバー42(排気浄化装置本体40)から外部への放熱を防ぐことが可能である。換言すれば、外側断熱材43は酸化触媒52およびパティキュレートフィルタ53の外周部からの温度低下を抑制することが可能である。
Thus, the outer
このように構成することにより、本実施形態の排気浄化装置14はエンジン10の近傍に配置されるので、エンジン10の排気出口からパティキュレートフィルタ53までの距離が近くなり、高温の排気ガスをパティキュレートフィルタ53に送り込むことが可能となる。すなわち、排気ガスがパティキュレートフィルタ53に送り込まれるまでに排気ガスが冷却されることを極力防止することにより、酸化触媒52とパティキュレートフィルタ53の温度を300℃程度に上昇維持し易くし、パティキュレートフィルタ53の再生を有利に行うことが可能となる。このことはパティキュレートフィルタ53の目詰まりを防止し、ひいては排気ガスの浄化効果の低下を防止することに貢献する。
With this configuration, the exhaust
また、排気浄化装置本体40の周囲は内側断熱材41により覆われ、さらにこの内側断熱材41の周囲はカバー42を介して外側断熱材43により覆われるので、パティキュレートフィルタ53の外周部からの放熱を抑制することが可能となる。したがって、パティキュレートフィルタ53の外周部からの温度の低下を緩和することができ、パティキュレートフィルタ53の外周部における酸化触媒78の活性の低下を抑制することが可能となる。したがって、パティキュレートフィルタ53のフィルタ全体において均一な浄化効果を得ることが可能となり、効率よく排気ガスを浄化することが可能となる。
Further, the periphery of the exhaust purification device
さらに、排気浄化装置本体40の周囲は内側断熱材41によって覆われ、さらにこの内側断熱材41の周囲はカバー42を介して外側断熱材43によって覆われるので、パティキュレートフィルタ53の有している熱がボンネット5内の周辺部品に伝導されるのを抑制することができ、周辺部品の熱害(熱による悪影響)を防止することが可能となる。
また、パティキュレートフィルタ53からの放熱によるエンジン10の負荷を低減させることができ、ボンネット5内のヒートバランス性能を確保することが可能となる。
Further, the periphery of the exhaust purification device
Further, the load on the
さらに、本実施形態の排気浄化装置14においては、内側断熱材41および外側断熱材43に加えて、空気層78および空気層79も断熱作用を有しているので、より効果的な断熱性能を得ることが可能となり、温度管理も容易となる(図10および図11参照)。
Furthermore, in the
なお、本実施形態の排気浄化装置14においては、内側断熱材41と排気浄化装置14との間には空気層78(間隙)が形成され、これに加えて内側断熱材41とカバー42との間には空気層79(間隙)が形成されるものとしたが、本発明はこれに限らず、たとえば内側断熱材と排気浄化装置との間のみに空気層を形成し、内側断熱材とカバーとの間には空気層を形成しないものとしても良い。
In the
以上の如く、排気浄化装置14は、エンジン10の排気管の中途部(入口側排気管31と後述の出口側排気管56との間)に設けられ、このエンジン10の近傍に配置される排気浄化装置14であって、前記排気管に接続され、パティキュレートフィルタ53を内装する排気浄化装置本体40と、排気浄化装置本体40の周囲に設けられ、この排気浄化装置本体40を外側から覆うカバー42と、排気浄化装置本体40とカバー42との間に設けられ、排気浄化装置本体40およびカバー42の少なくとも一方との間には空気層78・79が生じるように配置される内側断熱材41とを備えたものである。したがって、排気浄化装置本体40の周囲が内側断熱材41および空気層78・79により覆われるので、排気浄化装置本体40から外部への放熱を抑制することができ、排気浄化装置14をエンジン10の近傍に配置しつつ、周辺部品への熱による悪影響(熱害)を防止することが可能となる。また、パティキュレートフィルタ53の外周部からの放熱を抑制してパティキュレートフィルタ53全体の温度を均一に上昇維持しやすくすることで、パティキュレートフィルタ53の再生を有利にすることが可能となる。このことは、ひいては排気ガスの浄化効果の低下を防止する上で有利となる。また、排気浄化装置14(パティキュレートフィルタ53)からの放熱によるエンジン10の負荷を低減させることができ、ボンネット5内のヒートバランス性能を確保することが可能となる。
As described above, the
また、排気浄化装置14は、カバー42の周囲に設けられる外側断熱材43を備えたものである。したがって、排気浄化装置本体40の周囲が内側断熱材41と外側断熱材43とにより二重に覆われ、さらに空気層78・79に覆われるので、排気浄化装置本体40から外部への放熱を効果的に抑制することができ、排気浄化装置14をエンジン10の近傍に配置しつつ周辺部品への熱害を効果的に防止することが可能となる。また、パティキュレートフィルタ53の外周部からの放熱を抑制してパティキュレートフィルタ53全体の温度を均一に上昇維持しやすくすることで、パティキュレートフィルタ53の再生をさらに有利にすることが可能となる。このことは、ひいては排気ガスの浄化効果の低下を防止する上で有利となる。
Further, the
以下では、本発明の排気浄化装置の第二実施形態である排気浄化装置140について、図12を参照して説明する。排気浄化装置140に係る部材のうち、排気浄化装置14と略同一の構成の部材には同一の符号を付し、説明を省略する。なお、図12では、カバー25の周囲に設けられる外側断熱材43を省略した上で排気浄化装置140の構成を示している。
Below, the exhaust
排気浄化装置140は、カバー25が、右側カバー64と、左側カバー65と、後蓋28との、複数(3つ)に分割可能となっている点で、排気浄化装置14と主として相違する。
The
右側カバー64の後端、および左側カバー65の後端には、後蓋28を取り付けるためのフランジ部26・26がそれぞれ設けられる。フランジ部26・26は、カバー25の径方向外側に向かって突出するように設けられる。フランジ部26・26には、後述のボルト29・29・・・を貫装するための貫装孔が、径方向に所定間隔置きに形成される。フランジ部26・26は、右側カバー64と左側カバー65とをボルト89・89・・・およびナットで締結して排気浄化装置本体40の周囲に取り付けたときに、一体的な面を形成する。
At the rear end of the
後蓋28は、正面視(背面視)で略六角形状で有蓋無底の筒状部材である。後蓋28の前端には、フランジ部27が設けられる。フランジ部27は、カバー25の径方向外側に向かって突出するように設けられて、フランジ部26・26と対向するように設けられる。フランジ部27には、後述のボルト29・29・・・を貫装するための貫装孔が、径方向に所定間隔置きに形成される。フランジ部27の貫装孔は、フランジ部26・26の貫装孔と背面視(正面視)で一致させることが可能な位置に形成される。
The
後蓋28は、フランジ部26・26の貫装孔と、フランジ部27の貫装孔とを一致させた状態で、それぞれの貫装孔にボルト29を貫装するとともにナット(不図示)で締結することにより、フランジ部26・26に固定することが可能となっている。したがって、カバー25の後蓋28は、ボルト29・29・・・およびナットを用いて、右側カバー64および左側カバー65の後方から着脱することが可能となっている。
The
後蓋28の前面には、内側断熱材41の後蓋59が固着される(不図示)。また、後蓋28の後面には、外側断熱材43の後蓋71が固着される(不図示)。こうして、カバー25の後蓋28を右側カバー64および左側カバー65の後端(フランジ部26)から着脱すると、後蓋59および後蓋71もこれと同時に着脱することが可能となっている
A
このように構成することにより、本実施形態の排気浄化装置140においては、この排気浄化装置140の後方から後蓋28を取り外して、続いて排気浄化装置本体40に備えられる第三筐体部82と第二筐体部81とを後方から取り外すことにより、パティキュレートフィルタ53を筐体50の外部に引き出すことが可能となっている。したがって、排気浄化装置140を入口側排気管31を介してエンジン10に接続したままの状態で、パティキュレートフィルタ53を取り外してメンテナンスなどを行うことが可能である。すなわち、パティキュレートフィルタ53を排気浄化装置140から容易に取り外すことが可能であり、メンテナンス時の作業負担が軽減される。
With this configuration, in the
また、このような構成の排気浄化装置140においては、メンテナンス時にオペレータが排気浄化装置本体40の側面に触れることがない。また、後蓋28は外側断熱材43(後蓋71)と内側断熱材41(後蓋59)とで覆われているので、後蓋28が高温となっている場合でも、オペレータがこの後蓋28に直接触れてしまう恐れも少ない。したがって、メンテナンス時に、オペレータが排気浄化装置140に触れて火傷してしまうなどの事態を防止することができる。
In the
以上の如く、排気浄化装置140は、カバー25を複数(右側カバー64と左側カバー65と後蓋28)に分割可能に構成したものである。したがって、排気浄化装置140を入口側排気管31を介してエンジン10と接続したままの状態で、排気浄化装置140の後方から後蓋28を取り外して、続いて排気浄化装置本体40に備えられる第三筐体部82と第二筐体部81とを後方から取り外すことにより、パティキュレートフィルタ53を筐体50の外部に引き出して取り外すことができるので、パティキュレートフィルタ53の洗浄などのメンテナンスを容易に行うことが可能となる。また、排気浄化装置本体40の側面は、内側断熱材41の側面体60、カバー42、および外側断熱材43の側面体72により覆われるので、メンテナンス時にオペレータが排気浄化装置本体40の側面に触れることがなくなる。したがって、オペレータが排気浄化装置140に触れて火傷してしまうなどの事態を防止することができる。
As described above, the exhaust
なお、本実施形態に係る排気浄化装置140に備えられるカバー25は、右側カバー64と、左側カバー65と、後蓋28とに分割可能に構成したが、本発明はこれに限らない。すなわち、たとえば右側カバーと左側カバーの代わりに、前側カバーと後側カバーとを備える構成として、カバーをその軸線方向に垂直な方向に複数に分割可能としても良い。
The
1 パワーショベル
10 エンジン
14 排気浄化装置
28 後蓋
31 入口側排気管
35 フライホイールケース
40 排気浄化装置本体
41 内側断熱材
42 カバー
43 外側断熱材
53 パティキュレートフィルタ(53) 64 右側カバー
65 左側カバー
78 空気層
79 空気層
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