JP5876851B2

JP5876851B2 - エンジン装置

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Publication number: JP5876851B2
Application number: JP2013069570A
Authority: JP
Inventors: 義幸山東
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: JP2014190329A

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。

トラクタまたはホイルローダ等の作業車両においては、走行機体の前部に配置されたエンジンのメンテナンス作業の能率化のため、エンジンを覆うためのボンネットの後部に開閉支点軸を配置し、その開閉支点軸回りにボンネットを回動させていた。また、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）。

特開２００６−３２２３４３号公報特開２００９−１１４９１０号公報特開２０１２−１２７３１１号公報

特許文献１〜３のように、フランジ体を介して尿素混合管の出口にＳＣＲケース入口を接続した場合、フランジ体は排気ガスとの接触面積が小さいので、フランジ体の内孔面温度を高温に維持できない。即ち、フランジ体の内孔面に排気ガスが接触した場合、その排気ガス温度が低下して、フランジ体の内孔面に尿素成分の結晶塊が形成され、排気ガスの移動抵抗が大きくなりやすい等の問題がある。

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ょうとするものである。

前記目的を達成するため、請求項１に係る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排気ガス浄化ケースを備え、フランジ体を介して尿素混合管の出口に排気ガス浄化ケースの排気ガス入口管を接続するエンジン装置において、二重管構造の前記排気ガス入口管の外管と内管の排気ガス入口側端部に、二重管構造の前記尿素混合管の外管と内管の排気ガス出口側端部を接続させると共に、前記排気ガス入口管の内管の排気ガス入口側端部を外側に向けて折り曲げて、その排気ガス入口側端部にリング状の挟持片部を形成すると共に、前記尿素混合管の内管の排気ガス出口側端部を外側に向けて折り曲げて、その排気ガス出口側端部にリング状の挟持片部を形成したものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の作業車両のエンジン装置において、前記排気ガス入口管の外管と内管の排気ガス入口側端部を外側に向けて折り曲げて、それらの排気ガス入口側端部にリング状の挟持片部を形成すると共に、前記尿素混合管の外管と内管の排気ガス出口側端部を外側に向けて折り曲げて、それらの排気ガス出口側端部にリング状の挟持片部を形成したものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の作業車両のエンジン装置において、前記排気ガス入口管の外管の排気ガス入口側端部、または前記尿素混合管の外管の排気ガス出口側端部を、内側に向けて折り曲げて内管の外周面に当接させたものである。

請求項１に係る発明によれば、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排気ガス浄化ケースを備え、フランジ体を介して尿素混合管の出口に排気ガス浄化ケースの排気ガス入口管を接続するエンジン装置において、二重管構造の前記排気ガス入口管の外管と内管の排気ガス入口側端部に、二重管構造の前記尿素混合管の外管と内管の排気ガス出口側端部を接続させると共に、前記排気ガス入口管の内管の排気ガス入口側端部を外側に向けて折り曲げて、その排気ガス入口側端部にリング状の挟持片部を形成すると共に、前記尿素混合管の内管の排気ガス出口側端部を外側に向けて折り曲げて、その排気ガス出口側端部にリング状の挟持片部を形成したものであるから、前記尿素混合管の内管の外周側に前記フランジ体を配置でき、前記フランジ体の内孔面を各挟持片部にて遮蔽することにより、前記フランジ体の内孔面に排気ガスが接触するのを各挟持片部にて阻止でき、前記フランジ体の内孔面に尿素成分の結晶塊が形成されるのを防止できる。

請求項２に記載の発明によれば、前記排気ガス入口管の外管と内管の排気ガス入口側端部を外側に向けて折り曲げて、それらの排気ガス入口側端部にリング状の挟持片部を形成すると共に、前記尿素混合管の外管と内管の排気ガス出口側端部を外側に向けて折り曲げて、それらの排気ガス出口側端部にリング状の挟持片部を形成したものであるから、前記排気ガス入口管の外管と内管、並びに前記尿素混合管の外管と内管を、各挟持片部を介して前記フランジ体にて挟持固定でき、二重管構造にて断熱性（保温性）が向上した前記排気ガス入口管と前記尿素混合管を、例えば溶接加工手間などを削減した接続構造にて容易に連結できる。

請求項３に記載の発明によれば、前記排気ガス入口管の外管の排気ガス入口側端部、または前記尿素混合管の外管の排気ガス出口側端部を、内側に向けて折り曲げて内管の外周面に当接させたものであるから、前記外管端部にて前記内管を位置決め連結でき、前記外管と前記内管の間隔を所定寸法に簡単に維持でき、前記排気ガス入口管と前記尿素混合管の連結作業性を向上できるものでありながら、前記排気ガス入口管と前記尿素混合管の連結部の強度を容易に向上できる。

第１実施形態を示す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。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。排気ガス浄化装置の左側面図である。同右側面図である。同平面図である。図８の拡大説明図である。ＳＣＲ入口管と尿素混合管の連結部の拡大図である。排気ガス浄化ケースの説明図である。第２実施形態を示すトラクタのエンジン部の斜視図である。第３実施形態を示すトラクタのエンジン部の斜視図である。第４実施形態を示すトラクタのエンジン部の斜視図である。第５実施形態を示すＳＣＲ入口管と尿素混合管の連結部の拡大図である。

以下に、本発明を具体化した第１実施形態を図面（図１〜図１１）に基づいて説明する。図１はディーゼルエンジンの排気マニホールドが設置された左側面図、図２はディーゼルエンジンの吸気マニホールドが設置された右側面図、図３はディーゼルエンジンの冷却ファンが設置された正面図である。図１〜図３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１〜図３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の前面と後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１〜図３に示す如く、シリンダブロック５の後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（図示省略）を設ける。エンジン出力軸４の後端側に前記フライホイールを軸支させている。前記フライホイール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１、図３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。図４に示すエアクリーナ１６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内と図４に示すラジエータ１９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１〜図３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１、図２に示すように、第１ケース２８には、酸化触媒３０、スートフィルタ３１が内設される。第２ケース２９には、尿素選択触媒還元用のＳＣＲ触媒３２、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。

第１ケース２８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と平行な方向に長く延びた横長の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。一方、第２ケース２９は、上下方向に長く延びた縦長の長尺円筒形状に構成している。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を配置している。排気マニホールド６に過給機３８を介して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、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、折曲げ及び伸縮可能な蛇腹状連結パイプ４１に接続されている。なお、ＳＣＲ入口管３６と、尿素混合管３９は、パイプブラケット４０にて着脱可能に固着されている。

図２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（図示省略）に、図４に示す燃料タンク４５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、前記各インジェクタは、電磁開閉制御型の燃料噴射バルブ（図示省略）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の燃料噴射バルブ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の燃料噴射バルブ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。

次に、図４〜図９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４〜図９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４は農作業用トラクタの側面図、図５は同平面図、図６はエンジン部の左側面図、図７は同部の右側面図、図８は同部の平面図、図９は図８の拡大平面図である。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４及び図５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運転部としての運転キャビン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。

さらに、図４〜図７に示す如く、過給機３８の排気ガス出口管８０にＤＰＦ入口管３４を着脱可能にボルト締結する。また、第１ケース２８の外周面のうち、ＤＰＦ出口管３５側の端部の外周面にＤＰＦ支持脚体８１の上端側を締結固定すると共に、シリンダヘッド２の側面または排気マニホールド６の上面にＤＰＦ支持脚体８１の下端側を着脱可能にボルト８２締結する。即ち、排気ガス出口管８０とＤＰＦ支持脚体８１を介して、ディーゼルエンジン１の上面側に第１ケース２８を取付ける。ディーゼルエンジン１の前後方向に、円筒状の第１ケース２８の長手方向を向けて、排気マニホールド６と平行に第１ケース２８を支持させる。

図１、図２、図６〜図９に示す如く、キャビン５７を構成する走行機体フレーム１２０に第２ケース２９を支持させている。走行機体フレーム１２０に左右一対の浄化ケース支持体１２１を一体的に溶接固定すると共に、走行機体フレーム１２０から前方に向けて左右一対の浄化ケース支持体１２１を突設させる。排気ガス浄化用の第２ケース２９の外周面のうち、第２ケース２９の背面側に背面支持ブラケット１２２を一体的に溶接固定すると共に、第２ケース２９の上下幅中間部から後方に向けて背面支持ブラケット１２２を突設させる。左右一対の浄化ケース支持体１２１の間に背面支持ブラケット１２２を嵌着させ、左右一対の浄化ケース支持体１２１と背面支持ブラケット１２２の左右側面に左右方向から螺着操作する上ボルト１２６ａと下ボルト１２６ｂによって、浄化ケース支持体１２１に背面支持ブラケット１２２を着脱可能に締結している。

図７、図９に示す如く、浄化ケース支持体１２１の係合ノッチ１２１ａに上ボルト１２６ａを係脱可能に係止させると共に、浄化ケース支持体１２１の位置調節用長孔１２１ｂに下ボルト１２６ｂを貫通させる。即ち、第２ケース２９を組付ける場合、背面支持ブラケット１２２に上ボルト１２６ａを仮止め締結させ、浄化ケース支持体１２１の取付け位置に第２ケース２９を近接させ、浄化ケース支持体１２１の係合ノッチ１２１ａに上ボルト１２６ａを係合させ、浄化ケース支持体１２１に第２ケース２９を仮止め支持させる。その後、浄化ケース支持体１２１の位置調節用長孔１２１ｂに下ボルト１２６ｂを貫通させ、背面支持ブラケット１２２に下ボルト１２６ｂを締結すると共に、背面支持ブラケット１２２に上ボルト１２６ａも締結し、各ボルト１２６ａ，１２６ｂを介して浄化ケース支持体１２１に背面支持ブラケット１２２を着脱可能に固着し、走行機体フレーム１２０を介してキャビン５７（運転部）前面側に第２ケース２９を装着するように構成している。したがって、第１ケース２８が、ディーゼルエンジン１の上面側に前後方向に水平（横長姿勢）に配置される一方、ディーゼルエンジン１後部の右側に第２ケース２９が縦長姿勢に位置する。

加えて、第１ケース２８に平行に尿素混合管３９を配置する。ディーゼルエンジン１の上面における冷却ファン２４の冷却風路よりも高位置に、第１ケース２８と尿素混合管３９が支持される。尿素混合管３９内の排気ガス温度が低下して、尿素混合管３９内に供給される尿素水が結晶化するのを防止する。また、尿素混合管３９内に供給される尿素水が、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ように構成している。

図４〜図９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９１を立設させ、第２ケース２９の下端側に向けてテールパイプ９１の下端側を延設させ、第２ケース２９下端側のＳＣＲ出口管３７にテールパイプ９１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９１からキャビン５７の上方に向けて排出される。また、キャビン５７の前面のうち、テールパイプ９１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を設置する。即ち、ボンネット５６後部の右側部にテールパイプ９１を配置し、ボンネット５６後部の左側部に尿素水タンク７１を配置する。

さらに、ボンネット５６左側後部の走行機体５２（キャビン５７が支持される走行機体フレーム１２０）に尿素水タンク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９１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。

また、尿素水タンク７１内の尿素水溶液を圧送する尿素水噴射ポンプ７３と、尿素水噴射ポンプ７３を駆動する電動モータ７４と、尿素水噴射ポンプ７３に尿素水噴射管７５を介して接続させる尿素水噴射ノズル７６を備える。尿素混合管３９に噴射台座７７を介して尿素水噴射ノズル７６を取付け、尿素混合管３９の内部に尿素水噴射ノズル７６から尿素水溶液を噴霧する。

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、尿素水噴射ノズル７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９１から機外に放出される。

次いで、図１０に示す如く、ＳＣＲ入口管３６と尿素混合管３９を連結するパイプブラケット４０は、ＳＣＲ入口管３６の排気ガス入口側に配置する入口側フランジ体９２と、尿素混合管３９の排気ガス出口側に配置する出口側フランジ体９３を有する。二重管構造のＳＣＲ入口管３６の外管８６と内管８７の排気ガス入口側端部を外側に向けて折り曲げて、それらの排気ガス入口側端部にリング状の挟持片部８６ｃ，８７ｃを形成すると共に、同様に、二重管構造の尿素混合管３９の外管８８と内管８９の排気ガス出口側端部を外側に向けて折り曲げて、それらの排気ガス出口側端部にリング状の挟持片部８８ｃ，８９ｃを形成する。

入口側フランジ体９２と出口側フランジ体９３にて各挟持片部８６ｃ，８７ｃ，８８ｃ，８９ｃとガスケット９０を挟み、ボルト９４及びナット９５にて、入口側フランジ体９２と出口側フランジ体９３を締結固定し、入口側フランジ体９２と出口側フランジ体９３の間に各挟持片部８６ｃ，８７ｃ，８８ｃ，８９ｃとガスケット９０を挟持固定し、ＳＣＲ入口管３６と尿素混合管３９を連結する。なお、ＳＣＲ入口管３６の外管８６と尿素混合管３９の外管８８を、同一径のパイプにて形成すると共に、ＳＣＲ入口管３６の内管８７と尿素混合管３９の内管８９も、同一径のパイプにて形成する。各外管８６，８８のパイプ肉厚みに比べ、各内管８７，８９のパイプ肉厚みを薄く形成する。

即ち、尿素混合管３９内の排気ガスが、入口側フランジ体９２または出口側フランジ体９３の内孔面に接触することなく、ＳＣＲ入口管３６に移動するように構成するもので、例えば、放熱し易い入口側フランジ体９２または出口側フランジ体９３の内孔面に排気ガスが接触した場合、排気ガスの温度が低下して、排気ガス中の尿素成分が結晶化して、入口側フランジ体９２または出口側フランジ体９３の内孔面に付着し、入口側フランジ体９２または出口側フランジ体９３の内孔面に尿素成分の結晶塊が形成され、排気ガスの移動を阻害する不具合が発生し易くなる。これに対して、図１０に示す如く、入口側フランジ体９２または出口側フランジ体９３の内孔面を各挟持片部８６ｃ，８７ｃ，８８ｃ，８９ｃにて遮蔽することにより、入口側フランジ体９２または出口側フランジ体９３の内孔面に排気ガスが接触するのを各挟持片部８７ｃ，８９ｃにて阻止でき、入口側フランジ体９２または出口側フランジ体９３の内孔面に尿素成分の結晶塊が形成されるのを防止できる。

図１０に示す如く、ＳＣＲ入口管３６の外管８６と内管８７の排気ガス入口側端部を外側に向けて折り曲げて、それらの排気ガス入口側端部にリング状の挟持片部８６ｃ，８７ｃを形成すると共に、尿素混合管３９の外管８８と内管８９の排気ガス出口側端部を外側に向けて折り曲げて、それらの排気ガス出口側端部にリング状の挟持片部８８ｃ，８９ｃを形成している。したがって、ＳＣＲ入口管３６の外管８６と内管８７、並びに尿素混合管３９の外管８８と内管８９を、各挟持片部８６ｃ，８７ｃ，８８ｃ，８９ｃを介して、入口側フランジ体９２と出口側フランジ体９３にて挟持固定でき、二重管構造にて断熱性（保温性）が向上したＳＣＲ入口管３６と尿素混合管３９を、例えば溶接加工手間などを削減した接続構造にて容易に連結できる。

次いで、図９、図１１を参照して、尿素混合管３９部の構造を説明する。図９、図１１に示す如く、尿素混合管３９は、蛇腹状連結パイプ４１に接続させるエルボ管部３９ａと、パイプブラケット４０を介してＳＣＲ入口管３６に接続させる長尺な円筒状の直管部３９ｂを有する。エルボ管部３９ａと直管部３９ｂが接合する付近のエルボ管部３９ａに噴射台座７７を溶接固定し、エルボ管部３９ａ側から直管部３９ｂの内孔に向けて尿素水噴射ノズル７６を開口させる。

また、図１１に示す如く、円筒状の直管部３９ｂの円筒軸心線１１１（直管部３９ｂ内の排気ガス流れ方向）に対して、尿素水噴射ノズル７６の尿素水噴射方向１１２を、エルボ管部３９ａの排気ガス下手側に所定傾斜角度１１３（約４度）だけ傾斜させる。即ち、直管部３９ｂの内壁面１１４のうち、エルボ管部３９ａの湾曲内径側の内壁面１１４ａ側に向けて、尿素水噴射ノズル７６から尿素水が噴射される。尿素水噴射ノズル７６から噴射された尿素水は、エルボ管部３９ａから直管部３９ｂに移動する排気ガスの排出圧力により、直管部３９ｂの内壁面１１４のうち、エルボ管部３９ａの湾曲外径側の内壁面１１４ｂ側に向けて拡散されて、排気ガス中にアンモニアとして混合される。

なお、直管部３９ｂの円筒軸心線１１１に対する尿素水噴射ノズル７６の傾斜角度１１３（尿素水噴射方向１１２）は、エルボ管部３９ａ及び直管部３９ｂの内径、または標準作業（ディーゼルエンジン１の定格回転における運転）での排気ガスの流速などに基づき決定される。例えば、傾斜角度１１３が過大のときには、エルボ管部３９ａの湾曲内径側の内壁面１１４ａに尿素水が付着して、湾曲内径側の内壁面１１４ａ部において尿素が結晶化し易い不具合がある。また、傾斜角度１１３が過小のときには、エルボ管部３９ａの湾曲外径側の内壁面１１４ｂに尿素水が付着して、湾曲外径側の内壁面１１４ｂ部において尿素が結晶化し易い不具合がある。

図１〜図９に示す如く、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第２ケース２９を備え、左右の走行輪５３，５４が配置される走行機体フレーム１２０にディーゼルエンジン１を搭載する作業車両のエンジン装置において、ディーゼルエンジン１に第１ケース２８を支持する構造であって、走行機体フレーム１２０に支持体１２１を介して第２ケース２９を取付けている。したがって、エンジンルーム（ボンネット５６）内に第２ケース２９用の設置空間を確保する必要がなく、ディーゼルエンジン１が内設されるボンネット５６（エンジンルーム）をコンパクトに構成できると共に、走行機体フレーム１２０に第２ケース２９を簡単に支持でき、外形状が長尺な筒状に形成される前記各ケース２８，２９の組付け作業性又はメンテナンス作業性などを向上できる。また、エンジン１の冷却風による第２ケース２９の温度低下を抑制できるものでありながら、第１ケース２８の排気ガス出口と第２ケース２９の排気ガス入口を、尿素の混合に必要な間隔に離間でき、第２ケース２９に至る排気ガス中におけるアンモニアの発生を促進できる。

図１〜図９に示す如く、ディーゼルエンジン１後部の一側方の走行機体フレーム１２０に浄化ケース支持体１２１を介して第２ケース２９を縦長姿勢に取付けている。したがって、ディーゼルエンジン１の後部付近（ボンネット５６と運転部としてのキャビン５７の接合角隅付近）に、外形状が長尺な筒状に形成される第２ケース２９をコンパクトに設置できる。例えば、前輪を目視すべく、ボンネット５６の左右幅が制限される構造であっても、キャビン５７（運転部）からのオペレータの前方視界を容易に確保できる。

図１〜図９に示す如く、ディーゼルエンジン１が内設されたボンネット５６の後方に、オペレータが搭乗する運転部としてのキャビン５７を配置した作業車両であって、キャビン５７の下部に設けた燃料タンク４５とディーゼルエンジン１の間に排気ガス浄化用の尿素水タンク７１を設置すると共に、ディーゼルエンジン１後部の一側方に第２ケース２９を配置し、ディーゼルエンジン１後部の他側方に尿素水タンク７１を配置している。したがって、燃料タンク４５の注油口４６（給油口）と尿素水タンク７１の注水口７２（給水口）を近接させて配置でき、燃料の給油作業と尿素水溶液の給水作業を同一作業場所にて実行でき、ディーゼルエンジン１用の燃料または排気ガス浄化用の尿素水溶液の補給作業性を向上できるものでありながら、第２ケース２９と尿素水タンク７１の設置スペースとして、ディーゼルエンジン１後部の両側方（キャビン５７の前側下部）を有効利用できる。加えて、ディーゼルエンジン１と燃料タンク４５の排熱にて尿素水タンク７１を加温でき、尿素水タンク７１内の水溶液温度を所定以上に維持でき、寒冷地などにおいて第２ケース２９の排気ガス浄化能力が低下するのを防止できる。

次いで、図１２を参照して、第２実施形態の第１ケース２８及び第２ケース２９の配置構造を説明する。図１２に示す如く、ディーゼルエンジン１の上面側にＤＰＦ支持脚体８１を介して第１ケース２８を取付けると共に、ディーゼルエンジン１の後側方のうち、吸気マニホールド３及び排気ガス再循環装置１５及び燃料フィルタ４４などが設置された側の走行機体フレーム１２０の浄化ケース支持体１２１に、第２ケース２９を着脱可能に締結固定している。即ち、左右方向に長く延びた横長の長尺円筒形状に第２ケース２９を構成する。ディーゼルエンジン１後部の右側下部の走行機体フレーム１２０に第２ケース２９を横長姿勢に取付け、キャビン５７の右側前面と右の前車輪５３の間に横長姿勢の第２ケース２９を配置し、ディーゼルエンジン１の後部に尿素混合管３９を延設させ、第２ケース２９の左端側に尿素混合管３９を接続させ、第２ケース２９の右端側にテールパイプ９１を接続させている。

図１２に示す如く、ディーゼルエンジン１後部の一側方の走行機体フレーム１２０に浄化ケース支持体１２１を介して第２ケース２９を横長姿勢に取付けたものであるから、ディーゼルエンジン１後部の低い位置に、外形状が長尺な筒状に形成され第２ケース２９をコンパクトに設置できる。例えば、前車輪５３を目視すべく、ボンネット５６の左右幅が制限される構造であっても、ボンネット５６後部の右外側のうち、キャビン５７前面側の低い位置に第２ケース２９を容易に配置でき、キャビン５７からのオペレータの前方視界を容易に確保できる。

次いで、図１３を参照して、第３実施形態の第１ケース２８及び第２ケース２９の配置構造を説明する。図１３に示す第３実施形態では、前後方向に延設されたディーゼルエンジン１の出力軸４に対し、第１ケース２８と第２ケース２９の排気ガス移動方向（円筒形状の軸心線）を直交させるように、第１ケース２８と第２ケース２９を左右方向に延設させている。ディーゼルエンジン１の上面側のうち、冷却ファン２４設置部の上面側に第１ケース２８と第２ケース２９が平行に配置され、第１ケース２８と第２ケース２９の間に尿素混合管３９を平行に延設させている。また、ディーゼルエンジン１の冷却ファン２４風路よりも、第１ケース２８と第２ケース２９を高位置に配置している。

次いで、図１４を参照して、第４実施形態の第１ケース２８及び第２ケース２９の配置構造を説明する。図１５に示す第４実施形態では、エアクリーナ１６が設置された走行機体５２に、第１ケース２８と第２ケース２９を配置している。ラジエータ１９よりも前方の走行機体５２に第１ケース２８と第２ケース２９を支持させる。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と平行な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と第２ケース２９の間に尿素混合管３９をそれらと平行に配置している。走行機体５２に第２ケース２９を近接させて取付けることができ、第１ケース２８と第２ケース２９の設置に必要なボンネット高さを低く形成できる。

次いで、図１５に示す第５実施形態を参照して、排気ガス入口管としてのＳＣＲ入口管３６と、尿素混合管３９の連結構造を説明する。図１５に示す如く、ＳＣＲ入口管３６と尿素混合管３９を連結するパイプブラケット４０は、ＳＣＲ入口管３６の排気ガス入口側に配置する入口側フランジ体９２と、尿素混合管３９の排気ガス出口側に配置する出口側フランジ体９３を有する。二重管構造のＳＣＲ入口管３６の内管８７の排気ガス入口側端部を外側に向けて折り曲げて、それの排気ガス入口側端部にリング状の挟持片部８７ｃを形成すると共に、同様に、二重管構造の尿素混合管３９の内管８９の排気ガス出口側端部を外側に向けて折り曲げて、それの排気ガス出口側端部にリング状の挟持片部８９ｃを形成する。

加えて、二重管構造のＳＣＲ入口管３６の外管８６の排気ガス入口側端部を内側に向けて折り曲げて、それの排気ガス入口側端部にリング状の当接片部８６ｄを形成すると共に、同様に、二重管構造の尿素混合管３９の外管８８の排気ガス出口側端部を内側に向けて折り曲げて、それの排気ガス出口側端部にリング状の当接片部８８ｄを形成する。前記各外管８６，８８の当接片部８６ｄ，８８ｄの端面を、前記各内管８７，８９の外周面に当接させると共に、ＳＣＲ入口管３６の外管８６に入口側フランジ体９２を溶接固定し、尿素混合管３９の外管８８に出口側フランジ体９３を溶接固定する。

そして、入口側フランジ体９２と出口側フランジ体９３にて各挟持片部８７ｃ，８９ｃとガスケット９０を挟み、ボルト９４及びナット９５にて、入口側フランジ体９２と出口側フランジ体９３を締結固定し、入口側フランジ体９２と出口側フランジ体９３の間に各挟持片部８７ｃ，８９ｃとガスケット９０を挟持固定し、ＳＣＲ入口管３６と尿素混合管３９を連結する。なお、ＳＣＲ入口管３６の外管８６と尿素混合管３９の外管８８を、同一径のパイプにて形成すると共に、ＳＣＲ入口管３６の内管８７と尿素混合管３９の内管８９も、同一径のパイプにて形成する。各外管８６，８８のパイプ肉厚みに比べ、各内管８７，８９のパイプ肉厚みを薄く形成する。

即ち、尿素混合管３９内の排気ガスが、入口側フランジ体９２または出口側フランジ体９３の内孔面に接触することなく、ＳＣＲ入口管３６に移動するように構成するもので、例えば、放熱し易い入口側フランジ体９２または出口側フランジ体９３の内孔面に排気ガスが接触した場合、排気ガスの温度が低下して、排気ガス中の尿素成分が結晶化して、入口側フランジ体９２または出口側フランジ体９３の内孔面に付着し、入口側フランジ体９２または出口側フランジ体９３の内孔面に尿素成分の結晶塊が形成され、排気ガスの移動を阻害する不具合が発生し易くなる。これに対して、図１５に示す如く、入口側フランジ体９２または出口側フランジ体９３の内孔面を各挟持片部８７ｃ，８９ｃにて遮蔽することにより、入口側フランジ体９２または出口側フランジ体９３の内孔面に排気ガスが接触するのを各挟持片部８７ｃ，８９ｃにて阻止でき、入口側フランジ体９２または出口側フランジ体９３の内孔面に尿素成分の結晶塊が形成されるのを防止できる。

図１、図１０、図１５に示す如く、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、エンジン１の排気ガス中の窒素酸化物質を除去する排気ガス浄化ケースとしての第２ケース２９を備え、フランジ体としての入口側フランジ体９２と出口側フランジ体９３（パイプブラケット４０）を介して尿素混合管３９の出口に第２ケース２９の排気ガス入口管としてのＳＣＲ入口管３６を接続するエンジン装置において、二重管構造のＳＣＲ入口管３６の外管８６と内管８７の排気ガス入口側端部に、二重管構造の尿素混合管３９の外管８８と内管８９の排気ガス出口側端部を接続させると共に、ＳＣＲ入口管３６の内管８７の排気ガス入口側端部を外側に向けて折り曲げて、その排気ガス入口側端部にリング状の挟持片部８７ｃを形成すると共に、尿素混合管３９の内管８９の排気ガス出口側端部を外側に向けて折り曲げて、その排気ガス出口側端部にリング状の挟持片部８９ｃを形成している。したがって、尿素混合管３９の内管８９（ＳＣＲ入口管３６の内管８７）の外周側に入口側フランジ体９２と出口側フランジ体９３を配置でき、入口側フランジ体９２と出口側フランジ体９３の内孔面を各挟持片部８７ｃ，８９ｃにて遮蔽することにより、入口側フランジ体９２と出口側フランジ体９３の内孔面に排気ガスが接触するのを各挟持片部８７ｃ，８９ｃにて阻止でき、入口側フランジ体９２と出口側フランジ体９３の内孔面に尿素成分の結晶塊が形成されるのを防止できる。

図１５に示す如く、ＳＣＲ入口管３６の外管８６の排気ガス入口側端部、または前記尿素混合管３９の外管８８の排気ガス出口側端部を、内側に向けて折り曲げて当接片部８６ｄまたは当接片部８８ｄを形成し、それぞれの内管８７，８９の外周面に当接片部８６ｄ端部または当接片部８８ｄ端部を当接させている。したがって、前記各外管８６，８８の当接片部８６ｄ，８８ｄ端部にて前記各内管８７，８９をそれぞれ位置決め連結でき、前記各外管８６，８８と前記各内管８７，８９の間隔を所定寸法に簡単に維持でき、ＳＣＲ入口管３６と尿素混合管３９の連結作業性を向上できるものでありながら、ＳＣＲ入口管３６と尿素混合管３９の連結部の強度を容易に向上できる。

１ディーゼルエンジン
２９第２ケース（排気ガス浄化ケース）
３６ＳＣＲ入口管（排気ガス入口管）
３９尿素混合管
８６ＳＣＲ入口管の外管
８７ＳＣＲ入口管の内管
８７ｃ挟持片部
８８尿素混合管の外管
８９尿素混合管の内管
８９ｃ挟持片部
９２入口側フランジ体（フランジ体）
９３出口側フランジ体（フランジ体）

Claims

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排気ガス浄化ケースを備え、フランジ体を介して尿素混合管の出口に排気ガス浄化ケースの排気ガス入口管を接続するエンジン装置において、
二重管構造の前記排気ガス入口管の外管と内管の排気ガス入口側端部に、二重管構造の前記尿素混合管の外管と内管の排気ガス出口側端部を接続させると共に、前記排気ガス入口管の内管の排気ガス入口側端部を外側に向けて折り曲げて、その排気ガス入口側端部にリング状の挟持片部を形成すると共に、前記尿素混合管の内管の排気ガス出口側端部を外側に向けて折り曲げて、その排気ガス出口側端部にリング状の挟持片部を形成したことを特徴とするエンジン装置。
前記排気ガス入口管の外管と内管の排気ガス入口側端部を外側に向けて折り曲げて、それらの排気ガス入口側端部にリング状の挟持片部を形成すると共に、前記尿素混合管の外管と内管の排気ガス出口側端部を外側に向けて折り曲げて、それらの排気ガス出口側端部にリング状の挟持片部を形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。
前記排気ガス入口管の外管の排気ガス入口側端部、または前記尿素混合管の外管の排気ガス出口側端部を、内側に向けて折り曲げて内管の外周面に当接させたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン装置。