JPWO2017034043A1 - Egr装置、およびこれを備えたダンプトラック - Google Patents
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Abstract
Description
たとえば、特許文献1および特許文献2には、V型エンジンの外側にEGR装置を設け、左右に配置される排気マニホールドから排出された排気ガスを、V型エンジンのVバンク内で合流させ、Vバンク内に配置されたEGRクーラで冷却し、吸気マニホールドに再循環させる構造が開示されている。
しかしながら、V型エンジンの排気量が大きくなると、冷却能力を向上させる必要があるため、EGRクーラを大型化しなければならず、Vバンク内にEGRクーラを収容することが困難になるという課題がある。
本発明では、前記エンジンに前記EGR装置を取り付けるブラケットを備え、前記ブラケットは、前記EGRクーラを通過した冷却水が内部に供給される冷却水通路を備え、前記排気ガスコネクタには、前記ブラケットを通過した冷却水が供給されることが好ましい。
本発明では、前記EGR装置は、エンジンの上面視の投影面内に収まる大きさであるのが好ましい。
[1]ダンプトラック1の全体構成
図1および図2には、本発明の実施形態に係るダンプトラック1が示されている。図1は、俯瞰した状態から見た斜視図であり、図2は、走行方向に直交する幅方向からみた側面図である。
なお、各図に示す本実施形態でのX軸、Y軸、Z軸は、それぞれが直交する関係にある。さらに、説明の便宜上本実施形態では、図1を基準として、ダンプトラック1の前進走行方向がX軸の矢印方向で、車幅方向の左から右に向かう方向がY軸の矢印方向で、地面に対する垂直上方向がZ軸の矢印方向とする。また、以下の実施形態では、走行方向を「前」、他方を「後」、車幅方向の右方向を「右」、他方を「左」と呼ぶことがある。
シャーシ2は、車幅方向の両端と、走行方向に配置される複数のタイヤ4に、懸架装置を介して支持されている。なお、ダンプトラック1の後部は、タイヤ4が幅方向に2つ設けられたダブルタイヤとされている。
シャーシ2は、フレーム5を有し、フレーム5は、フレーム5の幅方向端部に沿って延びる一対のサイドメンバ5A、5B(図5参照)と、車幅方向に沿って延び、一対のサイドメンバ5A、5B同士を連結する複数のクロスメンバ5C、5D(図4参照)とを備える。
シャーシ2には、後方側にダンプボディ3が図示しないヒンジを介して起伏可能に取り付けられ、シャーシ2の左前方かつ上方には、運転席としてのキャブ6が設けられている。なお、キャブ6は、シャーシ2の幅方向中心かつ上方に設けられていてもよい。
キャブ6は、図1に示すように、オペレータが乗車してダンプトラック1を操縦する運転席として機能し、オペレータは、ダンプトラック1の前方に設けられたラダー6Aを昇降することにより、キャブ6に乗車したり、降車したりすることができる。
フレーム5は、シャーシ2の走行方向に沿って延びる一対のロアーサイドメンバ5Aおよび一対のアッパーサイドメンバ5Bと、シャーシ2の幅方向に延びる一対のロアークロスメンバ5Cおよび一対のアッパークロスメンバ5Dと、垂直方向に配置される4本のバーチカルメンバ5Eとを備える。
バーチカルメンバ5Eは、ロアーサイドメンバ5Aおよびアッパーサイドメンバ5B間を連結し、ロアークロスメンバ5Cは、バーチカルメンバ5Eの下端間を連結し、アッパークロスメンバ5Dは、バーチカルメンバ5Eの上端間を連結する。そして、これらの一対のバーチカルメンバ5Eと、ロアークロスメンバ5Cおよびアッパークロスメンバ5Dとは、門型フレームを構成している。
図6から図8には、V型エンジン7上に設けられる可変容量ターボ装置(Variable Geometry Turbo:VGT)10およびEGR装置20が示されている。図6は、排気ガス後処理装置8を取り外した状態のV型エンジン7の平面図であり、図7は、可変容量ターボ装置10およびEGR装置20を示す模式図であり、図8は、可変容量ターボ装置10およびEGR装置20が組み合わされた斜視図である。
本実施形態では、可変容量ターボ装置10およびEGR装置20は、V型エンジン7の気筒列7Aのそれぞれに独立して設けられている(図7参照)。
V型エンジン7の上部には、排気ガス後処理装置8と、EGR装置20とが設けられ、排気ガス後処理装置8およびEGR装置20は、上面視でV型エンジン7の投影面内に収まる大きさとされている(図3参照)。
排気ガス後処理装置8は、円筒状のケースの内部にDiesel Particulate Filter(DPF)を収容した構成であり、V型エンジン7の一対の気筒列毎に設けられている。DPFは、通過する排気ガス中の粒子状物質を捕集するものであり、ケース内においては、DPFの上流側に酸化触媒を設けてもよい。酸化触媒は、その上流側で供給されるポスト噴射燃料やドージング燃料(共にディーゼルエンジンの燃料と同じ)を酸化活性化し、DPFへ流入する排気ガスの温度を、DPFの再生可能温度まで上昇させる。この高温の排気ガスにより、DPFで捕集された粒子状物質が自己燃焼して焼失し、DPFが再生される。
可変容量ターボ装置10は、排気ラインに設けられる排気タービン11と、排気タービン11と回転軸を介して接続され、吸気ラインに設けられる圧縮機とを備えた構成であり、V型エンジン7の排気マニホールド7Bから排出された排気ガスによって排気タービン11が回転し、これに伴い圧縮機が回転して吸気ライン中の空気が圧縮される。
図7に示すように、ECU13は、可変容量ターボ装置10全体を制御するコントローラであり、V型エンジン7の気筒列7Aのそれぞれに設けられている。ECU13同士は、Control Area Network(CAN)により通信可能に接続され、V型エンジン7の駆動時は、協働するように制御される。
具体的には、図8に示すように、EGR装置20は、EGRクーラ21と、EGRバルブ22と、ブラケット23と、排気ガスコネクタ24とを備える。
具体的には、EGRクーラ21は、図9のA−A線における断面図となる図10に示すように、内管21Aと、外管21Bと、エルボ管21Cとを備え、内管21Aの内部を排気ガスが流れ、内管21Aおよび外管21Bの間を冷却水が流れ、排気ガスおよび冷却水の間の熱交換が行われることにより、排気ガスが冷却される。
冷却された排気ガスは、エルボ管21Cで合流し、配管21Dを介して、アフタークーラ12からの吸気マニホールド7Cに至る配管12Aに合流する(図8参照)。
図7および図8に示すように、EGRバルブ22は、V型エンジン7の気筒列7Aの吸気マニホールド7Cの上流に設けられ、開度を変更することにより、吸気マニホールド7Cに供給される排気ガスの供給量を調整する。
具体的には、ブラケット23は、図9のB−B線における断面図となる図11に示されるように、V型エンジン7に固定される固定部23Aと、固定部23Aの上部に一体的に形成された冷却水通路23Bとを備える。冷却水通路23Bには、EGRクーラ21の冷却水が供給される。
このようにブラケット23に冷却水通路23Bを設けたのは、EGRクーラ21の冷却水を、ブラケット23の冷却水通路23Bに供給することにより、EGRクーラ21とブラケット23の温度差を少なくして、EGRクーラ21およびブラケット23の間に熱応力が発生することを防止するためである。
ブラケット23の冷却水通路23Bの下流側端部は、排気ガスコネクタ24に接続される。
具体的には、図11のC−C線における断面図となる図12に示されるように、排気ガスコネクタ24は、内管24A、外管24B、および冷却水導入孔24Cを備え、内管24Aおよび外管24Bの間の隙間が、冷却水通路24Dとされる。冷却水導入孔24Cには、ブラケット23の冷却水通路23Bの下流側端部が接続される。
外管24Bは、図13および図14に示すように、正面が開口された箱形の鋼製部材から構成され、図13および図14では、図示を略したが、蓋部材24E(図11参照)によって覆われて冷却水通路24Dは密閉される。
外管24Bの上流側には、冷却水導入孔24Cが3箇所に形成され、冷却水導入孔24Cは、ブラケット23の冷却水通路23Bに接続される。外管24Bの下流側端部は、冷却水排出用の配管24Gに接続される。
次に、本実施形態のEGR装置20の排気ガスおよび冷却水の流れについて、図8〜図12に基づいて説明する。
図8に示すように、V型エンジン7の排気マニホールド7Bから排出された排気ガスは、図8の黒矢印の流れにしたがって流れ、排気ガスコネクタ24の内管24A内を通って(図9および図12の流れA1)、EGRクーラ21に供給される(図9および図10の流れA2)。EGRクーラ21に供給された排気ガスは、内管21Aを通って(図9および図10の流れA3)、エルボ管21Cで合流し(図9の流れA4)、EGRバルブ22によって供給量を調整されながら、アフタークーラ12からの吸気ラインで合流し、吸気マニホールド7Cに供給される。
次に、冷却水は、EGRクーラ21の下流側端部でブラケット23の冷却水通路23Bに供給され(図10の流れB3)、冷却水通路23Bの下流側端部に接続される排気ガスコネクタ24の冷却水導入孔24Cから、排気ガスコネクタ24の冷却水通路24D内に供給される(図11の流れB4および流れB5)。排気ガスコネクタ24内では、排気マニホールド7Bから排出された排気ガスとの熱交換が行われ、排気ガスの冷却が行われる(図12の流れB6)。
最後に、排気ガスコネクタ24の内管24Aを冷却した冷却水は、配管24GからV型エンジン7のシリンダブロックに供給される(図12の流れB7)。
このような本実施形態によれば、排気ガスコネクタ24が冷却水通路24Dを備えていることにより、排気マニホールド7Bから排出された排気ガスを冷却した上で、EGRクーラ21による排気ガスの冷却を行うことができるため、効率的に排気ガスを冷却することができる。
また、V型エンジン7の気筒列7Aに応じて、EGR装置20を設けることにより、大型化させることなく、2つのEGR装置20によって、それぞれの気筒列7Aから排出された排気ガスを効率的に冷却できる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
たとえば、前記実施形態では、リジッド式のダンプトラック1に本発明を適用していたが、これに限らず、アーティキュレート式のダンプトラックに適用してもよく、さらにはホイールローダ等の他の作業車両に本発明を適用してもよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
Claims (6)
- エンジンの排気マニホールドから排出された排気ガスを、前記エンジンの吸気マニホールドに循環させるEGR装置であって、
前記排気マニホールドの下流に設けられ、前記排気マニホールドから排出された排気ガスを冷却するEGRクーラと、
前記吸気マニホールドの上流に設けられ、前記吸気マニホールドへの排気ガスの供給量を調整するEGRバルブと、
前記EGRクーラおよび前記排気マニホールドを連通させる排気ガスコネクタとを備え、
前記排気ガスコネクタは、内部を流れる排気ガスを冷却する冷却水が供給される冷却水通路を備えていることを特徴とするEGR装置。 - 請求項1に記載のEGR装置において、
前記排気ガスコネクタには、前記EGRクーラを通過した冷却水が供給されることを特徴とするEGR装置。 - 請求項1に記載のEGR装置において、
前記エンジンに前記EGR装置を取り付けるブラケットを備え、
前記ブラケットは、前記EGRクーラを通過した冷却水が内部に供給される冷却水通路を備え、
前記排気ガスコネクタには、前記ブラケットを通過した冷却水が供給されることを特徴とするEGR装置。 - 左右に一対の気筒列が振り分けられたV型エンジンに設けられ、前記V型エンジンの排気マニホールドから排出された排気ガスを、前記V型エンジンの吸気マニホールドに循環させるEGR装置であって、
前記一対の気筒列のそれぞれの排気マニホールドの下流に設けられ、それぞれの排気マニホールドから排出された排気ガスを冷却する一対のEGRクーラと、
前記一対の気筒列のそれぞれの吸気マニホールドの上流に設けられ、それぞれの吸気マニホールドへの排気ガスの供給量を調整する一対のEGRバルブと、
それぞれの前記EGRクーラおよびそれぞれの前記排気マニホールドを連通させる一対の排気ガスコネクタとを備え、
それぞれの前記排気ガスコネクタは、内部を流れる排気ガスを冷却する冷却水が供給される冷却水通路を備えていることを特徴とするEGR装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のEGR装置を備えていることを特徴とするダンプトラック。
- 請求項5に記載のダンプトラックにおいて、
前記EGR装置は、エンジンの上面視の投影面内に収まる大きさであることを特徴とするダンプトラック。
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