JPWO2016079773A1 - 産業用車両 - Google Patents

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Abstract

産業用車両は、エンジン室内でエンジンの上方に配置された排ガス処理装置であって、ディーゼル酸化触媒を収容する、前後方向に延びる前処理ユニット、前処理ユニットの隣で前後方向に延びる選択触媒還元ユニット、前処理ユニットと選択触媒還元ユニットの間で前後方向に延びる混合部と、混合部と前処理ユニットにおける隔壁側に位置する流出口とを接続する第１屈曲部と、混合部と選択触媒還元ユニットにおける隔壁と反対側に位置する流入口とを接続する第２屈曲部と、を有する接続管、および混合部の延長線上に位置するように接続管の第１屈曲部に取り付けられた、排ガス中に尿素水を噴射する尿素水噴射装置、を含む排ガス処理装置と、エンジン室の外側に配置された、尿素水を貯留する尿素水タンクと、尿素水タンクから尿素水噴射装置へ尿素水を導く尿素水配管であって、隔壁を貫通する尿素水配管と、を備える。

Description

本発明は、ホイールローダ、油圧ショベル、ブルドーザなどの産業用車両に関する。
産業用車両の中には、例えば運転室の後方に機械室が配置され、その機械室が前後方向（運転室の正面方向とその反対方向）で隔壁によって仕切られたエンジン室および通気室を含むものがある。エンジン室内にはエンジンが配置され、通気室内にはエンジン用のラジエータが配置される。
近年では、このような産業用車両にも、排ガス中のＮＯxを低減するために、還元剤として尿素水を用いた選択触媒還元（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction ）を実行する排ガス処理装置を搭載することが提案されている。例えば、特許文献１には、図５Ａおよび５Ｂに示すように、排ガス処理装置１４０がエンジン１２０と共にエンジン室１１０内に配置された産業用車両１００が開示されている。
具体的に、特許文献１に開示された産業用車両１００では、排ガス処理装置１４０が、ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）を有する前処理ユニット１４１と、尿素水を排ガスと反応させるＳＣＲユニット１４２を含む。
前処理ユニット１４１は、円筒状をなしており、エンジン１２０と隔壁１３０の間に配置され、車幅方向に延びている。ＳＣＲユニット１４２は、同じく円筒状であり、前処理ユニット１４１およびエンジン１２０の上方に配置され、車幅方向に延びている。
前処理ユニット１４１は、車幅方向の右側に流出口１４１ａを有し、ＳＣＲユニット１４２は、車幅方向の左側に流入口１４２ａを有する。それらの流出口１４１ａおよび流入口１４２ａは、車幅方向に延びる接続管１４３によって接続されている。また、接続管１４３における車幅方向の右側の端部には、尿素水噴射装置１４４が取り付けられている。尿素水噴射装置１４４は、接続管１４３の車幅方向に延びる直線部の中心線に沿って排ガス中に尿素水を噴射する。
隔壁１３０によってエンジン室１１０と仕切られた通気室１５０には、エンジン用のラジエータ１７０が配置されている。また、通気室１５０の下方には、尿素水を貯留する尿素水タンク１６０が配置されている。そして、尿素水タンク１６０から尿素水噴射装置１４４へは、隔壁１３０を貫通する尿素水配管１６１を通じて尿素水が導かれる。なお、尿素水配管１６１の途中には、尿素水ポンプ１６２が設けられている。
特許第５３３６６４７号公報
ところで、図５Ａおよび５Ｂに示すような排ガス処理装置１４０の構成では、前処理ユニット１４１がエンジン１２０と隔壁１３０の間に配置されているため、エンジン室１１０が前後方向に長くなる。エンジン室１１０の前後方向の長さを短くするには、ＳＣＲユニット１４２、接続管１４３および前処理ユニット１４１を前方から後方に向かってこの順に並べ、これらをエンジン１２０の上方に配置することが考えられる。しかしながら、そのようにした場合には、尿素水噴射装置１４４が隔壁１３０から遠くなり、尿素水配管１６１におけるエンジン室内という高温環境下に曝されるエンジン室内通過部の長さが長くなる。その結果、尿素水への熱影響が大きくなる。
そこで、本発明は、エンジン室の前後方向の長さを短くすることができ、かつ、尿素水への熱影響を小さくすることができる産業用車両を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明の産業用車両は、前後方向で隔壁によって仕切られたエンジン室および通気室を含む機械室と、前記エンジン室内に配置されたエンジンと、前記エンジン室内で前記エンジンの上方に配置された排ガス処理装置であって、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）を収容する、前後方向に延びる前処理ユニット、前記前処理ユニットの隣で前後方向に延びるＳＣＲユニット、前記前処理ユニットと前記ＳＣＲユニットの間で前後方向に延びる混合部と、前記混合部と前記前処理ユニットにおける前記隔壁側に位置する流出口とを接続する第１屈曲部と、前記混合部と前記ＳＣＲユニットにおける前記隔壁と反対側に位置する流入口とを接続する第２屈曲部と、を有する接続管、および前記混合部の延長線上に位置するように前記接続管の第１屈曲部に取り付けられた、前記排ガス中に尿素水を噴射する尿素水噴射装置、を含む排ガス処理装置と、前記エンジン室の外側に配置された、前記尿素水を貯留する尿素水タンクと、前記尿素水タンクから前記尿素水噴射装置へ尿素水を導く尿素水配管であって、前記隔壁を貫通する尿素水配管と、を備える、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、排ガス処理装置がエンジンの上方に配置されているので、エンジン室の前後方向の長さを短くすることができる。また、接続管の混合部が前後方向に延びており、接続管の隔壁側の第１屈曲部に尿素水噴射装置が取り付けられているので、尿素水噴射装置を隔壁の近くに配置することができる。これにより、尿素水配管におけるエンジン室内という高温環境下に曝されるエンジン室内通過部の長さを短くすることができ、尿素水への熱影響を小さくすることができる。
前記尿素水配管が前記隔壁を貫通する位置は、前記尿素水噴射装置よりも下方に位置しており、前記尿素水配管は、前記尿素水噴射装置から前記隔壁に向かって下り勾配となっていてもよい。この構成によれば、尿素水噴射装置への尿素水の供給を停止すれば、尿素水が自重によりエンジン室内通過部から通気室内の上流側へ排出されやすくなる。従って、尿素水の供給の停止中に、尿素水がエンジン室内通過部に残留して熱影響を受けることがない。それ故に、尿素水の供給を再開したときには、新たにエンジン室内通過部に送り込まれる尿素水が、熱影響を受けた尿素水と混ざることもない。
前記尿素水配管が前記隔壁を貫通する位置は、前記接続管の下端よりも下方に位置していてもよい。この構成によれば、尿素水配管のエンジン室内通過部の下り勾配の角度を大きくすることができる。従って、尿素水噴射装置への尿素水の供給を停止したときに、尿素水を迅速にエンジン室内通過部から排出することができる。
前記隔壁は、前記前処理ユニットおよび前記ＳＣＲユニットに対向する上部であって、下方に向かうにつれて前記前処理ユニットおよび前記ＳＣＲユニットに近づくように傾斜する上部を有し、前記尿素水配管は、前記隔壁の上部を貫通していてもよい。この構成によれば、隔壁の上部を鉛直方向と平行にした場合に比べて、下り勾配のエンジン室内通過部の長さをより短くすることができきる。
本発明によれば、エンジン室の前後方向の長さを短くすることができ、かつ、尿素水への熱影響を小さくすることができる。
本発明の一実施形態に係る産業用車両を示す側面図である。 図１の産業用車両の後部の内部構造を示す側面図である。 図１の産業用車両の後部の内部構造を示す平面図である。 尿素水配管のエンジン室内通過部の拡大図である。 図５Ａおよび５Ｂは、それぞれ従来の産業用車両の後部の内部構造を示す側面図および平面図である。
図１に、本発明の一実施形態に係る産業用車両１を示す。本実施形態の産業用車両１は、ホイールローダである。ただし、本発明の産業用車両は、ホイールローダに限られるものではなく、油圧ショベルやブルドーザなどの他の産業用車両であってもよい。
具体的に、産業用車両１は、前車輪１３および後車輪１４を含む車体１１と、車体１１の略中央で車体１１上に設けられた運転室１２と、運転室１２の後方で車体１１上に設けられた機械室２を含む。車体１１の前側部分には、ブーム１６を介してバケット１７が取り付けられている。ブーム１６およびバケット１７は、それぞれ油圧シリンダによって作動させられ、それらの油圧シリンダには、後述するエンジン３により駆動される油圧ポンプから作動油が供給される。
機械室２は、後車輪１４間に挟まれた比較的に狭い幅の部屋である。より詳しくは、機械室２は、図２および図３に示すように、前方のエンジン室２Ａと後方の通気室２Ｂを含む。エンジン室２Ａと通気室２Ｂとは、前後方向で隔壁５によって仕切られている。
エンジン室２Ａ内には、エンジン３が配置されており、通気室２Ｂ内には、エンジン用のラジエータ３２が配置されている。また、ラジエータ３２の後方には、ファン３３が配置されている。通気室２Ｂには、上面および左右の両側面に多数の孔からなる第１通気口１８が設けられ、後面に多数の孔からなる第２通気口１９が設けられている。そして、ファン３３の稼働によって、第１通気口１８から第２通気口１９へ向かってまたはそれとは逆向きに、ラジエータ３２を通過して風が流れる。なお、第１通気口１８は、通気室２Ｂの上面または左右の両側面のいずれか一方のみに設けられていてもよい。
隔壁５は、本実施形態では、側面視で略クランク状に折れ曲がっている。ただし、隔壁５は、鉛直方向にフラットであってもよい。具体的に、隔壁５は、エンジン３の後面と対向する、鉛直方向に延びる下部５３と、下部５３の上端部から前方に延びる、エンジン３の後側部分を上方から覆う中間部５２と、中間部５２の先端から立ち上がる上部５１を有する。すなわち、機械室２の下側では、エンジン室２Ａが通気室２Ｂ側に張り出しており、機械室２の上側では、通気室２Ｂがエンジン室２Ａ側に張り出している。
エンジン室２Ａ内には、エンジン３の上方に排ガス処理装置４が配置されている。排ガス処理装置４は、エンジン３からの排ガスを処理するものであり、図略のフレームで支持されている。また、エンジン室２Ａには、上面の後側部分（機械室２の略中央）に、排ガス処理装置４で処理された排ガスを外部に排出するためのテールパイプ１５が設けられている。
排ガス処理装置４は、互いに平行に配置された前処理ユニット４１およびＳＣＲユニット４２を含む。すなわち、前処理ユニット４１およびＳＣＲユニット４２の双方は、互いに隣り合う位置で前後方向に延びており、水平方向に並んでいる。例えば、前処理ユニット４１およびＳＣＲユニット４２は、円筒状をなしている。
上述した隔壁５の上部５１は、前処理ユニット４１およびＳＣＲユニット４２の後面と対向している。また、上部５１は、下方に向かうにつれて前処理ユニット４１およびＳＣＲユニット４２に近づくように傾斜している。
前処理ユニット４１は、ＤＯＣを収容する。ＤＯＣは、排ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ2）に変換する。前処理ユニット４１は、ＤＯＣの下流側に、ＤＰＦを有していてもよい。前処理ユニット４１は、隔壁５と反対側に位置する流入口４１ａを有するとともに、隔壁５側に位置する流出口４１ｂを有する。本実施形態では、流入口４１ａが前処理ユニット４１の前側の端面に形成されており、流出口４１ｂが前処理ユニット４１の右側の側面に形成されている。流入口４１ａは、導入管３１によってエンジン３と接続されている。
ＳＣＲユニット４２は、後述する尿素水を排ガスと反応させる。ＳＣＲユニット４２は、隔壁５と反対側に位置する流入口４２ａを有するとともに、隔壁５側に位置する流出口４２ｂを有する。本実施形態では、流入口４２ａがＳＣＲユニット４２の前側の端面に形成されており、流出口４２ｂがＳＣＲユニット４２の上側の側面に形成されている。流入口４２ａは、接続管４３によって前処理ユニット４１の流出口４１ｂと接続されている。流出口４２ｂは、上向きに延びていて、上述したテールパイプ１５内に入り込んでいる。
接続管４３は、前処理ユニット４１とＳＣＲユニットの間で前後方向に延びる直線状の混合部４３ａと、混合部４３ａと前処理ユニット４１の流出口４１ｂとを接続する第１屈曲部４３ｂと、混合部４３ａとＳＣＲユニット４２の流入口４２ａとを接続する第２屈曲部４３ｃを有する。混合部４３ａは、後述する尿素水と排ガスとを混合するための部分である。本実施形態では、第１屈曲部４３ｂが混合部４３ａに対して直角に折れ曲がっており、第２屈曲部４３ｃが混合部４３ａから滑らかに１８０度折れ曲がっている。
ただし、接続管４３の形状は、図３に示す形状に限られない。例えば、前処理ユニット４１の流出口４１ｂが前処理ユニット４１の後側の端面に形成される場合には、第１屈曲部４１ｂが混合部４３ａから滑らかに１８０度折れ曲がっていてもよい。
接続管４３の第１屈曲部４３ｂには、混合部４３ａの延長線上に位置するように尿素水噴射装置４４（例えば、ドージングモジュール）が取り付けられている。尿素水噴射装置４４は、接続管４３の車幅方向に延びる混合部４３ａの中心線に沿って排ガス中に尿素水を噴射する。
エンジン室２Ａの外側には、尿素水を貯留する尿素水タンク７１が配置されている。本実施形態では、尿素水タンク７１が車体１１の脇に配置されている。具体的には、車体１１の側面における後車輪１４の後方の位置に支持部１１ａが設けられており、この支持部１１ａ上に尿素水タンク７１が載置されている。ただし、尿素水タンク７１は、車体１１の後方や下方に配置されていてもよい。あるいは、尿素水タンク７１は、通気室２Ｂ内に配置されていてもよい。
尿素水タンク７１から尿素水噴射装置４４へは、尿素水配管６を通じて尿素水が導かれる。尿素水配管６の途中には、尿素水ポンプ７２が設けられている。本実施形態では、尿素水ポンプ７２が隔壁５の下部に取り付けられている。ただし、尿素水ポンプ７２は、例えば尿素水タンク７１の隣で支持部１１ａに取り付けられていてもよい。
尿素水配管６は、隔壁５の上部５１を貫通している。本実施形態では、図４に示すように、尿素水配管６が隔壁５の上部５１を貫通する位置Ｐは、尿素水噴射装置４４よりも下方に位置している。そして、尿素水配管６における隔壁５から尿素水噴射装置４４に至る部分であるエンジン室内通過部６１は、尿素水噴射装置４４から隔壁５に向かって下り勾配となっている。より詳しくは、尿素水配管６が隔壁５の上部５１を貫通する位置Ｐは、図４中に２つの破線の間の矢印で示すように、接続管４３の下端よりも下方に位置している。
以上説明したように、本実施形態の産業用車両１では、排ガス処理装置４がエンジン３の上方に配置されているので、エンジン室２Ａの前後方向の長さを短くすることができる。また、接続管４３の混合部４３ａが前後方向に延びており、接続管４３の隔壁側の第１屈曲部４３ｂに尿素水噴射装置４４が取り付けられているので、尿素水噴射装置４４を隔壁５の近くに配置することができる。これにより、尿素水配管６におけるエンジン室２Ａ内という高温環境下に曝されるエンジン室内通過部６１の長さを短くすることができ、尿素水への熱影響を小さくすることができる。
また、本実施形態では、尿素水配管６のエンジン室内通過部６１が後方に向かって下り勾配となっている。このため、尿素水噴射装置４４への尿素水の供給を停止すれば、尿素水が自重によりエンジン室内通過部６１から通気室２Ｂ内の上流側へ排出されやすくなる。従って、尿素水の供給の停止中に、尿素水がエンジン室内通過部６１に残留して熱影響を受けることがない。それ故に、尿素水の供給を再開したときには、新たにエンジン室内通過部６１に送り込まれる尿素水が、熱影響を受けた尿素水と混ざることもない。
さらに、本実施形態では、尿素水配管６が隔壁５を貫通する位置Ｐが接続管４３の下端よりも下方に位置しているので、尿素水配管６のエンジン室内通過部６１の下り勾配の角度を大きくすることができる。従って、尿素水噴射装置４４への尿素水の供給を停止したときに、尿素水を迅速にエンジン室内通過部６１から排出することができる。
また、本実施形態では、隔壁５の上部５１が後方に倒れるように傾斜しているので、上部５１を鉛直方向と平行にした場合に比べて、下り勾配のエンジン室内通過部６１の長さをより短くすることができきる。
（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
例えば、尿素水配管６のエンジン室内通過部６１が水平方向に延びていて、尿素水配管６が尿素水噴射装置４４と同じ高さ位置で隔壁５の上部５１を貫通していてもよい。この場合、隔壁５の上部５１は鉛直方向にフラットであってもよい。
また、尿素水配管６の通気室２Ｂ内でのルートは、任意に決定可能である。
また、産業用車両の種類によっては、通気室２Ｂが前方、エンジン室２Ａが後方に配置されていてもよいし、機械室２が運転室１５の前方に配置されていてもよい。
１ 産業用車両
２ 機械室
２Ａ エンジン室
２Ｂ 通気室
３ エンジン
４ 排ガス処理装置
４１ 前処理ユニット
４１ｂ 流出口
４２ ＳＣＲユニット
４２ａ 流入口
４３ 接続管
４３ａ 混合部
４３ｂ 第１屈曲部
４３ｃ 第２屈曲部
４４ 尿素水噴射装置
５ 隔壁
５１ 上部
６ 尿素水配管
７１ 尿素水タンク

Claims (4)

  1. 前後方向で隔壁によって仕切られたエンジン室および通気室を含む機械室と、
    前記エンジン室内に配置されたエンジンと、
    前記エンジン室内で前記エンジンの上方に配置された排ガス処理装置であって、ディーゼル酸化触媒を収容する、前後方向に延びる前処理ユニット、前記前処理ユニットの隣で前後方向に延びる選択触媒還元ユニット、前記前処理ユニットと前記選択触媒還元ユニットの間で前後方向に延びる混合部と、前記混合部と前記前処理ユニットにおける前記隔壁側に位置する流出口とを接続する第１屈曲部と、前記混合部と前記選択触媒還元ユニットにおける前記隔壁と反対側に位置する流入口とを接続する第２屈曲部と、を有する接続管、および前記混合部の延長線上に位置するように前記接続管の第１屈曲部に取り付けられた、前記排ガス中に尿素水を噴射する尿素水噴射装置、を含む排ガス処理装置と、
    前記エンジン室の外側に配置された、前記尿素水を貯留する尿素水タンクと、
    前記尿素水タンクから前記尿素水噴射装置へ尿素水を導く尿素水配管であって、前記隔壁を貫通する尿素水配管と、
    を備える、産業用車両。
  2. 前記尿素水配管が前記隔壁を貫通する位置は、前記尿素水噴射装置よりも下方に位置しており、
    前記尿素水配管は、前記尿素水噴射装置から前記隔壁に向かって下り勾配となっている、請求項１に記載の産業用車両。
  3. 前記尿素水配管が前記隔壁を貫通する位置は、前記接続管の下端よりも下方に位置している、請求項２に記載の産業用車両。
  4. 前記隔壁は、前記前処理ユニットおよび前記選択触媒還元ユニットに対向する上部であって、下方に向かうにつれて前記前処理ユニットおよび前記選択触媒還元ユニットに近づくように傾斜する上部を有し、
    前記尿素水配管は、前記隔壁の上部を貫通している、請求項２または３に記載の産業用車両。
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