JP5820901B2

JP5820901B2 - Ｅｇｒ装置及びこれを備えた作業車両搭載用のエンジン装置

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Publication number: JP5820901B2
Application number: JP2014087429A
Authority: JP
Inventors: 恭志小野寺
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2014-04-21
Filing date: 2014-04-21
Publication date: 2015-11-24
Anticipated expiration: 2029-02-05
Also published as: JP2014145362A

Description

本願発明は、排気マニホールドから排出される排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気マニホールドに還流させるＥＧＲ（排気ガス再循環）装置と、これを備えた作業車両搭載用のエンジン装置とに関するものである。

従来から、ディーゼルエンジン等の排気ガス対策として、排気ガスの一部を吸気側に還流させるＥＧＲ（排気ガス再循環）装置を設けることにより、燃焼温度を低く抑えて排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）量を低減させるという技術が知られている。

この種のＥＧＲ装置の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１のＥＧＲ装置では、ディーゼルエンジンの排気マニホールドから分岐した還流管路が吸気マニホールドに接続されている。排気ガスの一部（ＥＧＲガス）を還流管路経由で吸気マニホールドに供給することによって、ＥＧＲガスと吸気側からの新気とが混合される。当該混合ガスがディーゼルエンジンの各気筒内（吸気行程の気筒内）に導入される。

また、還流管路にはＥＧＲ率調節用のＥＧＲバルブが設けられている。この場合、エンジン回転数や負荷等のエンジン駆動状態に応じてＥＧＲバルブの開度を調節することによって、最適なＥＧＲ率となるようにＥＧＲガスの供給量が調節される。その結果、ディーゼルエンジンの燃焼状態を良好に保ちながらＮＯｘ量が低減されることになる。なお、ＥＧＲ率とは、ＥＧＲガス量と新気量との和で、ＥＧＲガス量を割った値（＝ＥＧＲガス量／（ＥＧＲガス量＋新気量））のことを言う。

特開平８−２６１０７２号公報

しかし、特許文献１のＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジンでは、吸気マニホールドに還流管路が直接接続されているため、各気筒間のＥＧＲ率が不均等になるおそれがあった。すなわち、吸気マニホールドに還流管路を直接接続した場合は、ＥＧＲガスと新気とが吸気マニホールド内で混合される。そうすると、吸気マニホールドの形状によっては、ＥＧＲガスの流れが偏って新気との混合状態にムラが生ずる。このままムラのある混合ガスが各気筒に分配されることによって、ＥＧＲガスが各気筒に均等に送られず、各気筒間のＥＧＲ率が不均等（バラツキ）になる。各気筒間のＥＧＲ率が不均等になれば、その中でもＥＧＲ率の高い気筒が新気不足に陥る。そして、当該気筒においてＥＧＲ率が所定値を超えると、ディーゼルエンジンの燃焼状態が急激に悪化して黒煙（スモーク）の発生を招来するのであった。

他方、ディーゼルエンジンは汎用性が広く、農作業機、建設機械、船舶といった様々な分野で用いられる。ディーゼルエンジンの搭載スペースは搭載対象車両によって様々である。

しかし、従来、ＥＧＲ装置付きのディーゼルエンジンを作業車両に搭載するに当たっては、その機種毎に還流管路やＥＧＲバルブの配置レイアウトを決めていたから、例えば還流管路の長さ・形状やＥＧＲバルブの位置等が機種毎に異なることになり、これらＥＧＲ装置関連の部材を共用化できない。このため、部品コストひいては製造コストが嵩むという問題があった。また、ＥＧＲ装置関連の部材の配置レイアウトが異なるということは、ディーゼルエンジン全体のＥＧＲ率も機種毎に変わることになるという問題もあった。

そこで、本願発明は、上記のような現状を改善することを目的とするものである。

請求項１の発明は、排気マニホールド（７１）から排出される排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気マニホールド（７３）に還流させるＥＧＲ装置（９１）であって、
前記排気マニホールド（７１）からのＥＧＲガスと新気とを混合させて前記吸気マニホールド（７３）に供給するＥＧＲ本体ケース（１４５）と、エアクリーナに前記ＥＧＲ本体ケース（１４５）を連通させる吸気スロットル部材（１４６）と、前記排気マニホールド（７１）にＥＧＲクーラ（１４７）を介して接続される再循環排気ガス管（１４８）と、前記再循環排気ガス管（１４８）に前記ＥＧＲ本体ケース（１４５）を連通させるＥＧＲバルブ部材（１４９）と、混合ガスのＥＧＲ率を求めるための温度センサ（１５１〜１５３）とを備え、前記ＥＧＲ本体ケース（１４５）のうち前記吸気スロットル部材（１４６）と反対側の部位に形成された下向きの開口端部（１４５ａ）が、前記吸気マニホールド（７３）の入口部（７３ａ）に着脱可能にボルト（１５０）締結され、前記ＥＧＲ本体ケース（１４５）の前記開口端部（１４５ａ）と前記吸気マニホールド（７３）の前記入口部（７３ａ）との挿通穴の位置関係を変更することで、前記ＥＧＲ本体ケース（１４５）を、前記吸気マニホールド（７３）における入口部（７３ａ）回りの複数方向に取付け向き変更可能としており、前記ＥＧＲ本体ケース（１４５）を介して前記吸気マニホールド（７３）と前記吸気スロットル部材（１４６）とを接続し、前記ＥＧＲ本体ケース（１４５）には前記再循環排気ガス管（１４８）の出口側を接続しており、前記ＥＧＲ本体ケース（１４５）に前記温度センサ（１５１〜１５３）を取り付けるにあたり、前記吸気スロットル部材（１４６）寄りの部位に、新気の温度を検出する新気温度センサ（１５１）を、前記ＥＧＲバルブ部材（１４９）寄りの部位に、前記排気マニホールド（７１）からのＥＧＲガスの温度を検出するＥＧＲガス温度センサ（１５２）を、前記吸気マニホールド（７３）の入口部（７３ａ）寄りの部位に、混合ガスの温度を検出する混合ガス温度センサ（１５３）を配置しているというものである。

請求項２の発明は、作業車両搭載用のエンジン装置に関するものであり、吸気マニホールド（７３）及び排気マニホールド（７１）を有するエンジン（７０）と、請求項１に記載したＥＧＲ装置（９１）とを備えているというものである。

本願発明によると、排気マニホールドから排出される排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気マニホールドに還流させるにおいて、前記吸気マニホールドと新気導入用の吸気スロットル部材とが中継管路を介して接続されており、前記中継管路には前記排気マニホールドから延びる還流管路の出口側が接続されているから、新気とＥＧＲガスとは、前記吸気マニホールドに送り込まれる前に混合されることになる。このため、混合ガス中においてＥＧＲガスを広く分散でき、前記吸気マニホールドに送り込まれる前段階で、混合ガスにおける混合状態のバラツキ（ムラ）が少なくなるという効果を奏する。また、ＥＧＲ本体ケースに、混合ガスのＥＧＲ率を求めるのに用いられる温度検出手段として、３つの温度センサが取り付けられていて、温度検出手段がＥＧＲ本体ケースに集中配置されるから、吸気マニホールド７３周辺の電装系がコンパクトにまとまることとなり、これら電装系の配線関係の集約化が可能になる。

また、本願発明によると、前記還流管路の出口側は、前記ＥＧＲガスの供給量を調節するＥＧＲバルブ部材を介して前記中継管路に接続されており、前記吸気スロットル部材と前記中継管路と前記ＥＧＲバルブ部材とがユニット化されているから、異なる機種間であっても、前記吸気スロットル部材、前記中継管路及び前記ＥＧＲバルブ部材をガス混合用ユニットとして共用化できる。従って、同型のエンジンを搭載した各機種に対して、１種類のガス混合用ユニットの構成で対処できるから、同型のエンジンを搭載した機種毎のＥＧＲ率がばらつくことを抑制して、これら機種毎に試験確認したり出荷申請したりする手間等を省略できる。その結果、製造コストを抑制できる。前記ＥＧＲ装置と前記エンジンとの性能マッチングのための組付け調整工数を低減することも可能になる。

そして、本願発明に係るＥＧＲ装置を備えた作業車両搭載用のエンジン装置では、エンジンの各気筒にムラの少ない混合ガスを分配でき、各気筒間のＥＧＲ率のバラツキを抑制できることになる。その結果、黒煙の発生を抑制して、前記エンジンの燃焼状態を良好に保ちながら、ＮＯｘ量を効率よく低減できるという効果を奏する。

また、前記吸気マニホールドの入口部は上向きに突出しており、前記吸気スロットル部材と前記中継管路と前記ＥＧＲバルブ部材とは前記吸気マニホールド上に位置していて、前記エンジンに設けられた冷却ファンからの冷却風が当たるように構成することで、冷却風によるガス混合用ユニット、ひいてはその内部の混合ガス温度の上昇を抑制でき、混合ガスによるＮＯｘ量低減効果を適正な状態に維持し易いという効果を奏する。

実施形態におけるＤＰＦの正面視断面図である。同外観底面図である。図１の正面視分解断面図である。ディーゼルエンジンの正面図である。ディーゼルエンジンの背面図である。ディーゼルエンジンの平面図である。ディーゼルエンジンの左側面図である。ＥＧＲ本体ケースの取付け向きを図６の状態から１８０°反転させた場合におけるディーゼルエンジンの平面図である。ＥＧＲ本体ケースの取付け向きを図６の状態から９０°回転させた場合におけるディーゼルエンジンの平面図である。吸気スロットル部材の吸気方向を上下方向にした場合におけるディーゼルエンジンの正面図である。バックホウの側面図である。バックホウの平面図である。フォークリフトカーの側面図である。フォークリフトカーの平面図である。

以下に、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、排気ガス流入側を単に左側と称し、排気ガス排出側を単に右側と称する。

まず、図１〜図３を参照しながら、排気ガス浄化装置の全体構造を説明する。図１〜図３に示す如く、排気ガス浄化装置としての連続再生式のディーゼルパティキュレートフィルタ１（以下、ＤＰＦという）を備えている。ＤＰＦ１は、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）等を物理的に捕集するためのものである。実施形態のＤＰＦ１は、二酸化窒素（ＮＯ_２）を生成する白金等のディーゼル酸化触媒２と、捕集した粒子状物質（ＰＭ）を比較的低温で連続的に酸化除去するハニカム構造のスートフィルタ３とを、排気ガスの移動方向（図１の左側から右側方向）に直列に並べた構造になっている。ＤＰＦ１は、スートフィルタ３が連続的に再生されるように構成している。ＤＰＦ１によって、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）の除去に加え、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）を低減できる。

図１〜図３を参照して、ディーゼル酸化触媒２の取付け構造を説明する。図１〜図３に示す如く、後述するディーゼルエンジン７０が排出した排気ガスを浄化するガス浄化フィルタとしてのディーゼル酸化触媒２は、耐熱金属材料製で略筒型の触媒内側ケース４内に設けられている。触媒内側ケース４は、耐熱金属材料製で略筒型の触媒外側ケース５内に設けられている。即ち、ディーゼル酸化触媒２の外側にマット状のセラミックファイバー製触媒断熱材６を介して触媒内側ケース４を被嵌させている。また、触媒内側ケース４の外側に端面Ｉ字状の薄板製支持体７を介して触媒外側ケース５を被嵌させている。なお、触媒断熱材６によってディーゼル酸化触媒２が保護される。触媒内側ケース４に伝わる触媒外側ケース５の応力（変形力）を薄板製支持体７にて低減させる。

図１〜図３に示す如く、触媒内側ケース４及び触媒外側ケース５の左側端部に円板状の左側蓋体８を溶接にて固着している。左側蓋体８に座板体９を介してセンサ接続プラグ１０を固着している。ディーゼル酸化触媒２の左側端面２ａと左側蓋体８とをガス流入空間用一定距離Ｌ１だけ離間させて対向させる。ディーゼル酸化触媒２の左側端面２ａと左側蓋体８との間に排気ガス流入空間１１を形成している。なお、センサ接続プラグ１０には、図示しない入口側排気ガス圧力センサや入口側排気ガス温度センサ等が接続される。

図１及び図３に示す如く、排気ガス流入空間１１が形成された触媒内側ケース４及び触媒外側ケース５の左側端部に楕円形状の排気ガス流入口１２を開口させている。楕円形状の排気ガス流入口１２は、排気ガス移動方向（前記ケース４,５の中心線方向）を短尺直
径とし、排気ガス移動方向(前記ケース４,５の円周方向)に直交する方向を長尺直径に形
成している。触媒内側ケース４の開口縁１３と触媒外側ケース５の開口縁１４の間に閉塞リング体１５を挟持状に固着している。触媒内側ケース４の開口縁１３と触媒外側ケース５の開口縁１４の間の隙間が閉塞リング体１５によって閉鎖される。触媒内側ケース４と触媒外側ケース５の間に排気ガスが流入するのを、閉塞リング体１５によって防止している。

図１及び図３に示す如く、排気ガス流入口１２が形成された触媒外側ケース５の外側面に排気ガス入口管１６を配置している。排気ガス入口管１６の小径側の真円形の開口端部１６ａに排気接続フランジ体１７を溶接している。排気接続フランジ体１７は、ボルト１８を介して、後述する排気絞り装置８６ひいては排気マニホールド７１に締結されている。排気ガス入口管１６の大径側の真円形の開口端部１６ｂは、触媒外側ケース５の外側面に溶接されている。排気ガス入口管１６は、小径側の真円形の開口端部１６ａから大径側の真円形の開口端部１６ｂに向けて末広がり形状（ラッパ状）に形成されている。

図１及び図３に示す如く、触媒外側ケース５における外側面の左側端部には、真円形に形成された大径側の開口端部１６ｂが、排気ガス入口管１６にて開口縁１４を覆うように溶接されている。この場合、楕円形状の排気ガス流入口１２に対して、排気ガス入口管１６（大径側の開口端部１６ｂ）は、排気ガス移動下流側（触媒外側ケース５の右側）にオフセットして配置されている。すなわち、楕円形状の排気ガス流入口１２は、排気ガス入口管１６（大径側の開口端部１６ｂ）に対して、排気ガス移動上流側（触媒外側ケース５の左側）にオフセットされている。

上記の構成により、ディーゼルエンジン７０の排気ガスが、排気マニホールド７１から排気ガス入口管１６に入り込み、排気ガス入口管１６から排気ガス流入口１２を介して排気ガス流入空間１１に入り込み、ディーゼル酸化触媒２にこの左側端面２ａから供給される。ディーゼル酸化触媒２の酸化作用によって、二酸化窒素（ＮＯ_２）が生成される。なお、ディーゼルエンジン７０にＤＰＦ１を組付ける場合は、ディーゼルエンジン７０のシリンダヘッド７２等に、支持ブラケット（図示省略）を介して触媒外側ケース５を固着させる。

図１及び図３を参照して、スートフィルタ３の取付け構造を説明する。図１及び図３に示す如く、ディーゼルエンジン７０が排出した排気ガスを浄化するガス浄化フィルタとしてのスートフィルタ３は、耐熱金属材料製で略筒型のフィルタ内側ケース２０内に設けられている。内側ケース４は、耐熱金属材料製で略筒型のフィルタ外側ケース２１内に設けられている。即ち、スートフィルタ３の外側にマット状のセラミックファイバー製フィルタ断熱材２２を介してフィルタ内側ケース２０を被嵌させている。なお、フィルタ断熱材２２によってスートフィルタ３が保護される。

図１及び図３に示す如く、触媒外側ケース５の排気ガス移動下流側（右側）の端部に触媒側フランジ２５を溶接する。フィルタ内側ケース２０の排気ガス移動方向の中間と、フィルタ外側ケース２１の排気ガス移動上流側（左側）の端部にフィルタ側フランジ２６を溶接する。触媒側フランジ２５と、フィルタ側フランジ２６とを、ボルト２７及びナット２８によって着脱可能に締結している。なお、円筒形の触媒内側ケース４の直径寸法と、円筒形のフィルタ内側ケース２０の直径寸法とが略同一寸法である。また、円筒形の触媒外側ケース５の直径寸法と、円筒形のフィルタ外側ケース２１の直径寸法とが略同一寸法である。

図１に示す如く、触媒側フランジ２５とフィルタ側フランジ２６を介して、触媒外側ケース５にフィルタ外側ケース２１が連結された状態では、触媒内側ケース４の排気ガス移動下流側（右側）の端部に、フィルタ内側ケース２０の排気ガス移動上流側（左側）の端部が、センサ取付け用一定間隔Ｌ２だけ離間して対峙する。即ち、触媒内側ケース４の排気ガス移動下流側（右側）の端部と、フィルタ内側ケース２０の排気ガス移動上流側（左側）の端部との間に、センサ取付け空間２９が形成される。センサ取付け空間２９位置の触媒外側ケース５に、センサ接続プラグ５０を固着している。センサ接続プラグ５０には、図示しないフィルタ入口側排気ガス圧力センサやフィルタ入口側排気ガス温度センサ（サーミスタ）等が接続される。

図３に示す如く、触媒内側ケース４の排気ガス移動方向の円筒長さＬ３よりも、触媒外側ケース５の排気ガス移動方向の円筒長さＬ４を長く形成している。フィルタ内側ケース２０の排気ガス移動方向の円筒長さＬ５よりも、フィルタ外側ケース２１の排気ガス移動方向の円筒長さＬ６を短く形成している。センサ取付け空間２９の一定間隔Ｌ２と、触媒内側ケース４の円筒長さＬ３と、フィルタ内側ケース２０の円筒長さＬ５とを加算した長さ（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ５）が、触媒外側ケース５の円筒長さＬ４と、フィルタ外側ケース２１の円筒長さＬ６とを加算した長さ（Ｌ４＋Ｌ６）に略等しくなるように構成している。

フィルタ外側ケース２１の排気ガス移動上流側（左側）の端部から、フィルタ内側ケース２０の排気ガス移動上流側（左側）の端部が、それらの長さの差（Ｌ７＝Ｌ５−Ｌ６）だけ突出する。即ち、触媒外側ケース５にフィルタ外側ケース２１を連結した場合、フィルタ内側ケース２０の排気ガス移動上流側（左側）の端部が、オーバーラップ寸法Ｌ７だけ、触媒外側ケース５の排気ガス移動下流側（右側）に内挿される。

上記の構成により、ディーゼル酸化触媒２の酸化作用によって生成された二酸化窒素（ＮＯ_２）が、スートフィルタ３にこの左側端面３ａから供給される。スートフィルタ３に捕集されたディーゼルエンジン７０の排気ガス中の捕集粒状物質（ＰＭ）が、二酸化窒素（ＮＯ_２）によって、比較的低温で連続的に酸化除去される。ディーゼルエンジン７０の排気ガス中の粒状物質（ＰＭ）の除去に加え、ディーゼルエンジン７０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。

なお、上記のように、エンジンが排出した排気ガスを浄化するガス浄化フィルタとして、ディーゼル酸化触媒２及びスートフィルタ３を設けたが、ディーゼル酸化触媒２及びスートフィルタ３に代えて、尿素（還元剤）の添加にて発生したアンモニア（ＮＨ_３）によってエンジン７０の排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元するＮＯｘ選択還元触媒（ＮＯｘ除去触媒）と、ＮＯｘ選択還元触媒から排出される残留アンモニアを取り除くアンモニア除去触媒とを設けてもよい。

上記のように、ガス浄化フィルタとして、触媒内側ケース４にＮＯｘ選択還元触媒（ＮＯｘ除去触媒）を設け、フィルタ内側ケース２０にアンモニア除去触媒を設けた場合、エンジンが排出した排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）が還元され、無害な窒素ガス（Ｎ_２）として排出できる。

図１〜図３を参照して、消音器３０の取付け構造を説明する。図１〜図３に示す如く、ディーゼルエンジン７０が排出した排気ガス音を減衰させる消音器３０は、耐熱金属材料製で略筒型の消音内側ケース３１と、耐熱金属材料製で略筒型の消音外側ケース３２と、消音内側ケース３１及び消音外側ケース３２の右側端部に溶接にて固着した円板状の右側蓋体３３とを有する。消音外側ケース３２内に消音内側ケース３１を設けている。なお、円筒形の触媒内側ケース４の直径寸法と、円筒形のフィルタ内側ケース２０の直径寸法と、円筒形の消音内側ケース３１とが略同一寸法である。また、円筒形の触媒外側ケース５の直径寸法と、円筒形のフィルタ外側ケース２１の直径寸法と、円筒形の消音外側ケース３２とが略同一寸法である。

消音内側ケース３１及び消音外側ケース３２には、排気ガス出口管３４を貫通させている。排気ガス出口管３４の一端側が出口蓋体３５によって閉塞されている。消音内側ケース３１の内部における排気ガス出口管３４の全体に多数の排気孔（図示省略）が開設されている。消音内側ケース３１の内部が、前述した多数の排気孔を介して、排気ガス出口管３４に連通されている。後述するテールパイプ１３５や既設の消音部材（図示省略）が排気ガス出口管３４の他端側に接続される。

なお、消音内側ケース３１の内部は、多数の消音孔（図示省略）を介して、消音内側ケース３１と消音外側ケース３２との間に連通されている。消音内側ケース３１と消音外側ケース３２との間の空間は、右側蓋体３３等によって閉塞されている。消音内側ケース３１と消音外側ケース３２との間にセラミックファイバー製消音材（図示省略）が充填されている。消音内側ケース３１の排気ガス移動上流側（左側）の端部が、薄板製支持体（図示省略）を介して、消音外側ケース３２の排気ガス移動上流側（左側）の端部に連結されている。

上記の構成により、消音内側ケース３１内から排気ガス出口管３４を介して排気ガスが排出される。また、消音内側ケース３１の内部において、多数の消音孔から消音材に排気ガス音（主に高周波帯の音）が吸音される。従って、排気ガス出口管３４の出口側から排出される排気ガスの騒音が減衰される。

図１及び図３に示す如く、フィルタ内側ケース２０とフィルタ外側ケース２１の排気ガス移動下流側（右側）の端部にフィルタ側出口フランジ４０を溶接する。消音外側ケース３２の排気ガス移動上流側（左側）の端部に、消音側フランジ４１を溶接する。フィルタ側出口フランジ４０と、消音側フランジ４１とを、ボルト４２及びナット４３によって着脱可能に締結している。なお、フィルタ内側ケース２０とフィルタ外側ケース２１にセンサ接続プラグ４４を固着している。センサ接続プラグ４４には、図示しない出口側排気ガス圧力センサや出口側排気ガス温度センサ（サーミスタ）等が接続される。

次に、主として図４〜図７を参照しながら、ディーゼルエンジン７０にＤＰＦ１及びＥＧＲ装置９１（詳細は後述する）を設けた構造を説明する。図４〜図７に示す如く、ディーゼルエンジン７０のシリンダヘッド７２の前側面に排気マニホールド７１が配置されている。シリンダヘッド７２の後側面には吸気マニホールド７３が配置されている。シリンダヘッド７２は、エンジン出力軸７４（クランク軸、図７参照）とピストン（図示省略）を有するシリンダブロック７５に上載されている。シリンダブロック７５の左右両側面からエンジン出力軸７４の左右両端を突出させている。シリンダブロック７５の右側面には冷却ファン７６が設けられている。エンジン出力軸７４の右端側からＶベルト７７を介して冷却ファン７６に回転力を伝達するように構成している。

図４〜図７に示す如く、シリンダブロック７５の左側面にフライホイールハウジング７８を固着している。フライホイールハウジング７８内にフライホイール７９を設ける。エンジン出力軸７４の左端側にフライホイール７９を軸支させている。後述するバックホウ１００やフォークリフト１２０等の作動部に、フライホイール７９を介してディーゼルエンジン７０の動力を取り出すように構成している。

また、シリンダブロック７５の下面にはオイルパン９５が配置されている。シリンダブロック７５の前後側面とフライホイールハウジング７８の前後側面とには、機関脚取付け部９６がそれぞれ設けられている。各機関脚取付け部９６には、防振ゴムを有する機関脚体９７がボルト締結されている。ディーゼルエンジン７０は、各機関脚体９７を介して、作業車両（バックホウ１００、フォークリフトカー１２０）等のエンジン取付けシャーシ８１に防振支持されている。

図５に示すように、吸気マニホールド７３の入口部７３ａは、当該吸気マニホールド７３の略中央部から上向きに突出している。そして、吸気マニホールド７３の入口部７３ａは、ＥＧＲ装置９１（排気ガス再循環装置）を介してエアクリーナ（図示省略）に連結されている。エアクリーナに吸い込まれた新気（外部空気）は、当該エアクリーナにて除塵・浄化されたのち、ＥＧＲ装置９１を介して吸気マニホールド７３に送られ、そして、ディーゼルエンジン７０の各気筒に供給される。

図５及び図６に示すように、ＥＧＲ装置９１は、ディーゼルエンジン７０の排気ガスの一部（排気マニホールド７１からのＥＧＲガス）と新気（エアクリーナからの外部空気）とを混合させて吸気マニホールド７３に供給するＥＧＲ本体ケース（コレクタ）１４５と、エアクリーナにＥＧＲ本体ケース１４５を連通させる吸気スロットル部材１４６と、排気マニホールド７１にＥＧＲクーラ１４７を介して接続される還流管路としての再循環排気ガス管１４８と、再循環排気ガス管１４８にＥＧＲ本体ケース１４５を連通させるＥＧＲバルブ部材１４９とを備えている。

すなわち、吸気マニホールド７３と新気導入用の吸気スロットル部材１４６とがＥＧＲ本体ケース１４５を介して接続されている。そして、ＥＧＲ本体ケース１４５には、排気マニホールド７１から延びる再循環排気ガス管１４８の出口側が連通している。図６に示すように、ＥＧＲ本体ケース１４５は長筒状に形成されている。吸気スロットル部材１４６は、ＥＧＲ本体ケース１４５の長手方向の一端部にボルト締結されている。ＥＧＲ本体ケース１４５のうち吸気スロットル部材１４６と反対側の部位に形成された下向きの開口端部１４５ａが、吸気マニホールド７３の入口部７３ａに着脱可能にボルト１５０締結されている。

図６に示すように、ＥＧＲ本体ケース１４５には、温度検出手段としての３つの温度センサ１５１〜１５３が取り付けられている。ＥＧＲ本体ケース１４５のうち吸気スロットル部材１４６寄りの部位に、エアクリーナからの新気の温度を検出する新気温度センサ１５１が配置されている。ＥＧＲバルブ部材１４９（再循環排気ガス管１４８）寄りの部位には、排気マニホールド７１からのＥＧＲガスの温度を検出するＥＧＲガス温度センサ１５２が配置されている。吸気マニホールド７３の入口部７３ａ寄りの部位には、混合ガスの温度を検出する混合ガス温度センサ１５３が配置されている。温度センサ１５１〜１５３群は、混合ガスのＥＧＲ率を求めるのに用いられるものである。ここで、ＥＧＲ率とは、ＥＧＲガス量と新気量との和で、ＥＧＲガス量を割った値（＝ＥＧＲガス量／（ＥＧＲガス量＋新気量））のことを言う。

実施形態では、再循環排気ガス管１４８の出口側が、ＥＧＲバルブ部材１４９を介してＥＧＲ本体ケース１４５に連結されている。ＥＧＲバルブ部材１４９は、その内部にあるＥＧＲバルブ（図示省略）の開度を調節することにより、ＥＧＲ本体ケース１４５へのＥＧＲガスの供給量を調節するものである。ＥＧＲバルブ部材１４９の外形は、ＥＧＲ本体ケース１４５と同様に、長筒状に形成されている。ＥＧＲ本体ケース１４５とＥＧＲバルブ部材１４９とは互いに横並びに並べて配置されている。ＥＧＲバルブ部材１４９の外周面から斜め下向きに突出した開口端部がＥＧＲ本体ケース１４５の長手中途部に連結されている。再循環排気ガス管１４８の入口側は、ＥＧＲクーラ１４７を介して排気マニホールド７３の下面側に連結されている。

図５及び図６に示すように、吸気スロットル部材１４６とＥＧＲバルブ部材１４９とは、共通のＥＧＲ本体ケース１４５に組み付けられている。換言すると、吸気スロットル部材１４６とＥＧＲ本体ケース１４５とＥＧＲバルブ部材１４９とは、１つの部材としてユニット化されている。また、吸気スロットル部材１４６とＥＧＲ本体ケース１４５とＥＧＲバルブ部材１４９とは、吸気マニホールド７３上に位置（露出）していて、冷却ファン７６からの冷却風がこれらの部材１４５，１４６，１４９に当たるように構成されている。

上記の構成により、エアクリーナから吸気スロットル部材１４６を介してＥＧＲ本体ケース１４５内に新気（外部空気）を供給する一方、排気マニホールド７１からＥＧＲバルブ１４９を介してＥＧＲ本体ケース１４５内にＥＧＲガス（排気マニホールド７１から排出される排気ガスの一部）を供給する。エアクリーナからの新気と、排気マニホールド７１からのＥＧＲガスとが、ＥＧＲ本体ケース１４５内で混合された後、ＥＧＲ本体ケース１４５内の混合ガスが吸気マニホールド７３に供給される。すなわち、ディーゼルエンジン７０から排気マニホールド７１に排出された排気ガスの一部が、吸気マニホールド７３からディーゼルエンジン７０に還流されることによって、高負荷運転時の最高燃焼温度が低下し、ディーゼルエンジン７０からのＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量が低減される。

図４〜図７に示すように、実施形態のＤＰＦ１は、エンジン出力軸７４に沿って長い形態になっていて、シリンダヘッド７２上における排気マニホールド７１寄りの箇所に寄せて配置されている。また、ＤＰＦ１における長手方向一端側と長手方向他端側とには、排気ガス入口管１６と排気ガス出口管３４とが左右振り分けて配置されている。

図４に示すように、排気マニホールド７１の出口部７１ａは、当該排気マニホールド７１の左端部側から上向きに突出している。排気マニホールド７１の出口部７１ａには、ディーゼルエンジン７０の排気圧を調節するための排気絞り装置８６を介して、ＤＰＦ１の排気ガス入口管１６が着脱可能に連結されている。実施形態では、排気ガス入口管１６の排気接続フランジ体１７が、ボルト１８を介して、排気絞り装置８６ひいては排気マニホールド７１に締結されている。このため、上記したＤＰＦ１は、排気絞り装置８６を介して高剛性の排気マニホールド７１に支持される。

排気絞り装置８６は、スートフィルタ３を再生させるためのものである。すなわち、スート（すす）がスートフィルタ３に堆積したときに、排気絞り装置８６の制御にてディーゼルエンジン７０の排気圧を高くすることにより、ディーゼルエンジン７０からの排気ガスの温度を高温にして、スートフィルタ３に堆積したスート（すす）が燃焼する。その結果、スート（すす）が消失し、スートフィルタ３が再生することになる。

従って、負荷が小さく排気ガスの温度が低くなり易い作業（スートが堆積し易い作業）を継続して行っても、排気絞り装置８６による排気圧の強制上昇にてスートフィルタ３を再生でき、ＤＰＦ１の排気ガス浄化能力を適正に維持できる。また、スートフィルタ３に堆積したスートを燃やすためのバーナー等も不要になる。

排気マニホールド７１の出口部７１ａから、排気ガス入口管１６を介してＤＰＦ１内に移動した排気ガスは、ＤＰＦ１にて浄化されたのち、排気ガス出口管３４からテールパイプ（図示省略）に移動して、最終的に機外に排出されることになる。

以上の構成から明らかなように、実施形態のＥＧＲ装置９１によると、吸気マニホールド７３と新気導入用の吸気スロットル部材１４６とがＥＧＲ本体ケース１４５を介して接続されており、ＥＧＲ本体ケース１４５には、排気マニホールド７１から延びる再循環排気ガス管１４８の出口側が連通しているから、新気とＥＧＲガスとは、吸気マニホールド７３に送り込まれる前に混合されることになる。このため、混合ガス中においてＥＧＲガスを広く分散でき、吸気マニホールド７３に送り込まれる前段階で、混合ガスにおける混合状態のバラツキ（ムラ）が少なくなる。従って、ディーゼルエンジン７０の各気筒にムラの少ない混合ガスを分配でき、各気筒間のＥＧＲ率のバラツキを抑制できる。その結果、黒煙の発生を抑制して、ディーゼルエンジン７０の燃焼状態を良好に保ちながら、ＮＯｘ量を効率よく低減できる。

また、吸気スロットル部材１４６とＥＧＲ本体ケース１４５とＥＧＲバルブ部材１４９とは、１つの部材としてユニット化されているから、各種作業車両（例えばバックホウ１００やフォークリフトカー１２０等）の異なる機種間であっても、これらの部材１４５，１４６，１４９をガス混合用ユニットとして共用化できる。従って、同型のディーゼルエンジン７０を搭載した各機種に対して、１種類のガス混合用ユニットの構成で対処できるから、同型のディーゼルエンジン７０を搭載した機種毎のＥＧＲ率がばらつくことを抑制して、これら機種毎に試験確認したり出荷申請したりする手間等を省略できる。その結果、製造コストを抑制できる。ＥＧＲ装置９１とディーゼルエンジン７０との性能マッチングのための組付け調整工数を低減することも可能になる。

更に、吸気スロットル部材１４６とＥＧＲ本体ケース１４５とＥＧＲバルブ部材１４９とは、吸気マニホールド７３上に位置（露出）していて、冷却ファン７６からの冷却風がこれらの部材１４５，１４６，１４９に当たるように構成されているから、冷却風によるガス混合用ユニット、ひいてはその内部の混合ガス温度の上昇を抑制でき、混合ガスによるＮＯｘ量低減効果を適正な状態に維持し易い。その上、冷却ファン７６からの冷却風にて、ガス混合用ユニットひいてはその内部の混合ガス温度の上昇を抑制できる分だけ、ＥＧＲクーラの冷却性能を落とせるから、ＥＧＲクーラ１４７の小型化が可能になる。

しかも、吸気マニホールド７３の入口部７３ａは、当該吸気マニホールド７３の略中央部から上向きに突出しており、吸気スロットル部材１４６とＥＧＲ本体ケース１４５とＥＧＲバルブ部材１４９とは、吸気マニホールド７３上に位置（露出）していて、ＥＧＲ本体ケース１４５とＥＧＲバルブ部材１４９とは互いに横並びに並べて配置されているから、ディーゼルエンジン７０の全高に対して、ガス混合用ユニット１４５，１４６，１４９の影響を小さくできる。従って、ＥＧＲ装置９１（ガス混合用ユニット１４５，１４６，１４９）を組み込んだディーゼルエンジン７０であっても、全高を極力低く抑えることが可能になり、ディーゼルエンジン７０に対してガス混合用ユニット１４５，１４６，１４９をコンパクトに配置できる。

実施形態では、ＥＧＲ本体ケース１４５に、混合ガスのＥＧＲ率を求めるのに用いられる温度検出手段として、３つの温度センサ１５１〜１５３が取り付けられていて、温度検出手段がＥＧＲ本体ケース１４５に集中配置されるから、吸気マニホールド７３周辺の電装系（吸気スロットル部材１４６、ＥＧＲバルブ部材１４９、及び温度センサ１５１〜１５３群）がコンパクトにまとまることになる。また、これら電装系の配線関係の集約化が可能になる。

図６、図８及び図９を参照しながら、ＥＧＲ本体ケース１４５の取付け向き変更の態様を説明する。ＥＧＲ本体ケース１４５は、吸気マニホールド７３における入口部７３ａ回りの複数方向に取付け向き変更可能に設けられている。実施形態では、吸気スロットル部材１４６が左右及び後ろ側に位置する３方向それぞれにＥＧＲ本体ケース１４５の取付け向きを変更した状態でも、ＥＧＲ本体ケース１４５における下向きの開口端部１４５ａを吸気マニホールド７３の入口部７３ａにボルト１５０締結できるように、下向きの開口端部１４５ａと入口部７３ａとの挿通穴の位置関係が設定されている。

図８は、吸気マニホールド７３に対するＥＧＲ本体ケース１４５の取付け向きを図６の状態から１８０°反転させて、吸気スロットル部材１４６を左側に位置させた場合の一例を示している。図９は、吸気マニホールド７３に対するＥＧＲ本体ケース１４５の取付け向きを図６の状態から９０°回転させて、吸気スロットル部材１４６を後ろ側に位置させた場合の一例を示している。このように構成すると、ＥＧＲ本体ケース１４５の構造を変更することなく、吸気マニホールド７３より上流側の吸気系統の向きを選択・変更でき、吸気系統のレイアウトのバリエーションを簡単に増やせることになる。なお、図６、図８及び図９に示すように、再循環排気ガス管１４８を、ＥＧＲ本体ケース１４５の取付け向きに応じた長さ・形状のものに交換する必要がある。

図５及び図１０を参照しながら、吸気スロットル部材１４６の取付け向き変更の態様を説明する。実施形態においては、吸気スロットル部材１４６をＥＧＲ本体ケース１４５の長手方向の一端側に直接取り付けるか（図５参照）、間座１５４を介して取り付けるか（図１０参照）で、ＥＧＲ本体ケース１４５に対する吸気スロットル部材１４６の取付け向きを変更し得るように構成されている。このため、吸気スロットル部材１４６の吸気方向を、ＥＧＲ本体ケース１４５の吸気方向に沿う左右方向にしたり、ＥＧＲ本体ケース１４５の吸気方向に交差する上下方向にしたりすることが可能になっている。

間座１５４はＬ字筒状に形成されている。間座１５４のうち一方の開口端部をＥＧＲ本体ケース１４５の長手方向の一端側にボルト締結し、他方の開口端部を吸気スロットル部材１４６にボルト締結することにより、吸気スロットル部材１４６の吸気方向が、ＥＧＲ本体ケース１４５の吸気方向に交差する上下方向になる。このように構成すると、吸気スロットル部材１４６より更に上流側の吸気系統の向きを選択・変更できるから、ＥＧＲ本体ケース１４５の取付け向きの変更と相俟って、吸気系統のレイアウトのバリエーションを飛躍的に増やせるのである。

図１１及び図１２を参照して、図４〜図７に示すディーゼルエンジン７０をバックホウ１００に搭載した構造を説明する。図１１及び図１２に示す如く、バックホウ１００は、左右一対の走行クローラ１０３を有する履帯式の走行装置１０２と、走行装置１０２上に設けられた旋回機体１０４とを備えている。旋回機体１０４は、旋回用油圧モータ（図示省略）によって、３６０°の全方位にわたって水平旋回可能に構成されている。走行装置１０２の後部には、対地作業用の土工板１０５が昇降動可能に装着されている。旋回機体１０４の左側部には、操縦部１０６とディーゼルエンジン７０とが搭載されている。旋回機体１０４の右側部には、掘削作業のためのブーム１１１及びバケット１１３を有する作業部１１０が設けられている。

操縦部１０６には、オペレータが着座する操縦座席１０８と、ディーゼルエンジン７０等を出力操作する操作手段や、作業部１１０用の操作手段としてのレバー又はスイッチ等が配置されている。作業部１１０の構成要素であるブーム１１１には、ブームシリンダ１１２とバケットシリンダ１１４とが配置されている。ブーム１１１の先端部には、掘削用アタッチメントとしてのバケット１１３が、掬い込み回動可能に枢着されている。ブームシリンダ１１２又はバケットシリンダ１１４を作動させて、バケット１１３によって土工作業（作溝等の対地作業）を実行するように構成している。

図１３及び図１４を参照して、図４〜図７に示すディーゼルエンジン７０をフォークリフトカー１２０に搭載した構造を説明する。図１３及び図１４に示す如く、フォークリフトカー１２０は、左右一対の前輪１２２及び後輪１２３を有する走行機体１２４を備えている。走行機体１２４には、操縦部１２５とディーゼルエンジン７０とが搭載されている。ディーゼルエンジン７０はカバー体１３３にて上方から覆われており、カバー体１３３上に操縦部１２５が設けられることになる。

走行機体１２４の前部側には、荷役作業のためのフォーク１２６を有する作業部１２７が設けられている。走行機体１２４の後部側には、作業部１２７との重量バランスを取るためのカウンタウェイト１３１が設けられている。操縦部１２５には、オペレータが着座する操縦座席１２８と、操縦ハンドル１２９と、ディーゼルエンジン７０や作業部１２７用の操作手段としてのレバー及びスイッチ等が配置されている。

作業部１２７の構成要素であるマスト１３０には、フォーク１２６が昇降可能に装着されている。フォーク１２６を昇降動させて、荷物を積んだパレット（図示省略）をフォーク１２６に上載させ、走行機体１２４を前後進移動させて、前記パレットの運搬等の荷役作業を実行するように構成している。

ディーゼルエンジン７０は、フライホイールハウジング７８が走行機体１２４の前部側に、冷却ファン７６が走行機体１２４の後部側に位置するように配置されている。すなわち、エンジン出力軸７４の向きが作業部１２７とカウンタウェイト１３１とが並ぶ前後方向に沿うように、ディーゼルエンジン７０が配置されている。走行機体１２４を構成するエンジン取付けシャーシ８１に、機関脚体９７を介してディーゼルエンジン７０が防振支持されている。フライホイールハウジング７８の前面側にはミッションケース１３２が連結されている。ディーゼルエンジン７０からフライホイール７９を経由した動力は、ミッションケース１３２にて適宜変速され、前輪１２２及び後輪１２３やフォーク１２６の油圧駆動源に伝達されることになる。

カバー体１３３内であって操縦座席１２８とこれより後方に配置されたカウンタウェイト１３１との間には、カウンタウェイト１３１寄りの高位置に、エンジン冷却用のラジエータ１３４が冷却ファン７６に相対向するように配置されている。冷却ファン７６の回転駆動にてラジエータ１３４に冷却風を吹き付けることにより、ラジエータ１３４が空冷されることになる。

なお、本願発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、様々な態様に具体化できる。例えば本願発明に係る作業車両搭載用のエンジン装置は、前述のようなバックホウ１００及びフォークリフトカー１２０に限らず、コンバイン、トラクタ等の農作業機やクレーン車等の特殊作業用車両のような各種作業車両に対して広く適用できる。また、本願発明における各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。

１ＤＰＦ（ガス浄化フィルタ）
７０ディーゼルエンジン
７１排気マニホールド
７３吸気マニホールド
７６冷却ファン
９１ＥＧＲ装置
１４５中継管路としてのＥＧＲ本体ケース
１４６吸気スロットル部材
１４８還流管路としての再循環排気ガス管
１４９ＥＧＲバルブ部材
１５４間座

Claims

排気マニホールド（７１）から排出される排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気マニホールド（７３）に還流させるＥＧＲ装置（９１）であって、
前記排気マニホールド（７１）からのＥＧＲガスと新気とを混合させて前記吸気マニホールド（７３）に供給するＥＧＲ本体ケース（１４５）と、エアクリーナに前記ＥＧＲ本体ケース（１４５）を連通させる吸気スロットル部材（１４６）と、前記排気マニホールド（７１）にＥＧＲクーラ（１４７）を介して接続される再循環排気ガス管（１４８）と、前記再循環排気ガス管（１４８）に前記ＥＧＲ本体ケース（１４５）を連通させるＥＧＲバルブ部材（１４９）と、混合ガスのＥＧＲ率を求めるための温度センサ（１５１〜１５３）とを備え、
前記ＥＧＲ本体ケース（１４５）のうち前記吸気スロットル部材（１４６）と反対側の部位に形成された下向きの開口端部（１４５ａ）が、前記吸気マニホールド（７３）の入口部（７３ａ）に着脱可能にボルト（１５０）締結され、
前記ＥＧＲ本体ケース（１４５）の前記開口端部（１４５ａ）と前記吸気マニホールド（７３）の前記入口部（７３ａ）との挿通穴の位置関係を変更することで、前記ＥＧＲ本体ケース（１４５）を、前記吸気マニホールド（７３）における入口部（７３ａ）回りの複数方向に取付け向き変更可能としており、
前記ＥＧＲ本体ケース（１４５）を介して前記吸気マニホールド（７３）と前記吸気スロットル部材（１４６）とを接続し、前記ＥＧＲ本体ケース（１４５）には前記再循環排気ガス管（１４８）の出口側を接続しており、
前記ＥＧＲ本体ケース（１４５）に前記温度センサ（１５１〜１５３）を取り付けるにあたり、前記吸気スロットル部材（１４６）寄りの部位に、新気の温度を検出する新気温度センサ（１５１）を、前記ＥＧＲバルブ部材（１４９）寄りの部位に、前記排気マニホールド（７１）からのＥＧＲガスの温度を検出するＥＧＲガス温度センサ（１５２）を、前記吸気マニホールド（７３）の入口部（７３ａ）寄りの部位に、混合ガスの温度を検出する混合ガス温度センサ（１５３）を配置している、
ＥＧＲ装置。
吸気マニホールド（７３）及び排気マニホールド（７１）を有するエンジン（７０）と、請求項１に記載したＥＧＲ装置（９１）とを備えている、
作業車両搭載用のエンジン装置。