KR20140115321A - 배기가스 정화 장치 - Google Patents

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요시유키 산도우
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Abstract

본원발명은 엔진(1)에 배기가스 정화 장치(2)를 장착함에 있어서, 배기가스 정화 장치(2)를 스무드하게 들어올릴 수 있도록 하는 것을 과제로 하고 있다. 본원발명의 배기가스 정화 장치(2)는 엔진(1)이 배출한 배기가스를 정화하는 복수의 필터체(43, 44)와 상기 각 필터체(43, 44)를 내장하는 복수의 정화 케이스(47, 49, 51)로 이루어지는 정화 케이싱(40)을 구비한다. 상기 각 정화 케이스(47, 49, 51)를 배기가스 이동 방향으로 나란히 후판 플랜지(59, 60, 73, 74)에 의해 연결함으로써 상기 정화 케이싱(40)을 구성한다. 상기 후판 플랜지(73)에 서스펜딩체(101)를 일체적으로 형성한다.

Description

배기가스 정화 장치{EXHAUST GAS PURIFICATION DEVICE}
본원발명은 디젤 엔진 등에 탑재되는 배기가스 정화 장치에 관한 것이고, 보다 상세하게는 배기가스 중에 포함된 입자상 물질(그을음, 파티큘레이트) 등을 제거하는 배기가스 정화 장치에 관한 것이다.
종래, 디젤 엔진(이하, 단지 엔진이라고 함)의 배기 경로 중에 배기가스 정화 장치로서 디젤 파티큘레이트 필터(이하, DPF라고 함)를 설치하고, 엔진으로부터 배출된 배기가스를 DPF에 의해 정화 처리하는 기술이 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 또한, DPF에 있어서는 외측 케이스의 내부에 내측 케이스를 이중 구조로 설치하고, 산화 촉매 또는 매연 필터 등을 내측 케이스에 내장시키는 기술이 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 2 참조). 더욱이, DPF에 있어서, 산화 촉매 내장의 케이스와 매연 필터 내장의 케이스를 볼트에 의해 체결하는 플랜지를 통해서 분리가능하게 연결하는 기술도 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 3 및 4 참조).
일본 특허공개 2004-263593호 공보 일본 특허공개 2005-194949호 공보 일본 특허공개 2009-228516호 공보 일본 특허공개 2009-91982호 공보
그런데, 본원출원인은 일본 특허공개 2011-163273호 공보 및 일본 특허공개 2011-179384호 공보에 있어서, 2중 통구조의 정화 케이싱의 내통측에 배기가스 압력 센서용 센서 보스체를 설치하고, 상기 센서 보스체를 정화 케이싱의 외통측에 형성한 개구 구멍으로부터 외향으로 돌출시키는 구조를 제안하고 있다. 이러한 구성에 의하면, 외통측의 단열(보온) 작용에 의해 내통 내의 배기가스 온도의 저하를 억제하면서, 센서 보스체를 통해서 정화 케이싱에 배기가스 압력 센서의 배관을 간단히 장착할 수 있다고 하는 이점이 있다.
그런데, 엔진의 조립 공장 등에 있어서 DPF를 엔진에 탑재할 경우, 중량물의 DPF를 작업자가 들어올려서 엔진에 장착하는 것은 수고가 들어서 장착 작업성을 향상할 수 없다.
그런데, DPF의 배기 하류측(출구측)에 소음기를 부착하지 않고, 상기 배기 하류측을 폐쇄하는 덮개체에 배기가스 출구가 개구된 구조일 경우, 상기 배기가스 출구에 배기관 등을 통해서 소음기를 부착되는 것이 된다. 그러나, 상기 배기관을 제거하여 버리면, 상기 배기가스 출구로부터 상기 DPF 내의 매연 필터가 보이기 때문에, 예를 들면 압력 손실 저감을 위해서나, 못된 장난 등에 의해 상기 배기가스 출구로부터 막대 등의 이물을 집어넣으면 간단히 매연 필터가 파괴되어버린다고 하는 염려가 있었다.
본원발명은 자신의 선출원의 사고방식을 답습하면서, 보다 개선을 실시한 배기가스 정화 장치를 제공한다고 하는 것이다.
청구항 1의 발명은, 엔진이 배출한 배기가스를 정화하는 복수의 필터체와 상기 각 필터체를 내장하는 복수의 정화 케이스로 이루어지는 정화 케이싱을 구비하고 있는 배기가스 정화 장치에 있어서, 상기 각 정화 케이스를 배기가스 이동 방향으로 나란히 후판 플랜지에 의해 연결함으로써 상기 정화 케이싱이 구성되어 있고, 상기 후판 플랜지에 서스펜딩체가 일체적으로 형성되어 있다고 하는 것이다.
청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재된 배기가스 정화 장치에 있어서, 상기 정화 케이싱의 배기가스 이동 방향 일단측에 상기 서스펜딩체가 배치되는 한편, 상기 정화 케이싱의 배기가스 이동 방향 타단측에 서스펜딩 금구가 배치되어 있고, 상기 정화 케이싱의 배기가스 이동 방향의 길이축선과 교차하는 방향으로 각각의 개구 구멍이 위치하도록 상기 서스펜딩체와 상기 서스펜딩 금구를 배기가스 이동 방향의 양측에 이간시켜서 대치시키고 있다고 하는 것이다.
청구항 3의 발명은, 청구항 2에 기재된 배기가스 정화 장치에 있어서, 상기 정화 케이싱의 배기가스 이동 방향의 길이축선 주변으로 상기 후판 플랜지의 부착 위상을 변경가능하게 구성하고 있다고 하는 것이다.
청구항 4의 발명은, 청구항 1∼3 중 어느 한 항에 기재된 배기가스 정화 장치에 있어서, 상기 정화 케이싱 내의 배기가스 압력을 검출하는 배기가스 압력 센서를 구비하고 있고, 상기 정화 케이싱에 배기압 센서 파이프를 통해서 상기 배기가스 압력 센서가 접속되어 있는 구조로서, 상기 배기압 센서 파이프의 일단측에 있는 체결 보스체에 배플체가 설치되어 있고, 상기 정화 케이싱에 상기 배플체를 록킹시켜서 상기 체결 보스체를 체결하도록 구성되어 있다고 하는 것이다.
청구항 5의 발명은, 청구항 4에 기재된 배기가스 정화 장치에 있어서, 상기 각 정화 케이스는 상기 각 필터체를 내장하는 복수의 내측 케이스와 상기 각 내측 케이스를 수용하는 복수의 외측 케이스에 의해 2중 통구조로 구성되고 있고, 상기 내측 케이스에 압력용 보스체가 부착되어 있고, 상기 압력용 보스체는 상기 외측 케이스에 형성된 개구 구멍으로부터 외향으로 돌출되어 있고, 상기 배기압 센서 파이프의 상기 체결 보스체를 상기 압력용 보스체에 체결함에 있어서, 상기 배플체를 상기 외측 케이스의 상기 개구 구멍에 록킹한다고 하는 것이다.
청구항 6의 발명은, 청구항 5에 기재된 배기가스 정화 장치에 있어서, 상기 정화 케이싱에는 정화 입구관 및 정화 출구관을 갖고 있고, 상기 정화 입구관은 2중 통구조로 구성되어 있다고 하는 것이다.
청구항 7의 발명은, 청구항 6에 기재된 배기가스 정화 장치에 있어서, 상기 정화 출구관은 상기 정화 케이싱을 관통하고 있고, 상기 정화 출구관의 폐쇄측의 단부가 2중 벽구조로 구성되어 있다고 하는 것이다.
청구항 8의 발명은, 청구항 1∼3 중 어느 한 항에 기재된 배기가스 정화 장치에 있어서, 상기 정화 케이싱의 배기 하류측을 폐쇄하는 덮개체에 배기가스 출구가 개구되어 있고, 상기 덮개체의 내면측에 상기 정화 케이싱 내부로의 이물 삽입을 저지하는 방해판이 설치되어 있다고 하는 것이다.
본원발명에 의하면, 엔진이 배출한 배기가스를 정화하는 복수의 필터체와 상기 각 필터체를 내장하는 복수의 정화 케이스로 이루어지는 정화 케이싱을 구비하고 있는 배기가스 정화 장치에 있어서, 상기 각 정화 케이스를 배기가스 이동 방향으로 나란히 후판 플랜지에 의해 연결함으로써 상기 정화 케이싱이 구성되어 있고, 상기 후판 플랜지에 서스펜딩체가 일체적으로 형성되어 있기 때문에, 예를 들면 상기 엔진의 조립 공장 등에 있어서, 예를 들면 체인 블록의 후크(도시 생략)에 상기 서스펜딩체 및 상기 서스펜딩 금구를 록킹하고, 상기 체인 블록에 의해 상기 정화 케이싱을 승강시켜서 상기 엔진에 상기 정화 케이싱을 장착할 수 있다. 즉, 작업자가 자력으로 상기 정화 케이싱(상기 배기가스 정화 장치)을 들어올리거나 하지 않고 상기 서스펜딩체 및 상기 서스펜딩 금구를 사용해서 상기 정화 케이싱(상기 배기가스 정화 장치)을 스무드하게 상기 엔진에 탑재할 수 있다.
청구항 2의 발명에 의하면, 상기 정화 케이싱의 배기가스 이동 방향 일단측에 상기 서스펜딩체가 배치되는 한편, 상기 정화 케이싱의 배기가스 이동 방향 타단측에 서스펜딩 금구가 배치되어 있고, 상기 정화 케이싱의 배기가스 이동 방향의 길이축선과 교차하는 방향으로 각각의 개구 구멍이 위치하도록 상기 서스펜딩체와 상기 서스펜딩 금구를 배기가스 이동 방향의 양측에 이간시켜서 대치시키고 있기 때문에, 상기 서스펜딩체와 상기 서스펜딩 금구의 대각선 방향의 위치 관계에 의해서 중량물인 상기 정화 케이싱을 안정한 자세로 서스펜딩할 수 있고, 예를 들면 플라이휠 하우징의 DPF 부착부와 상기 배기가스 정화 장치측에 설치되는 연결 다리체 및 고정 다리체의 위치 맞춤을 간단히 행한다. 따라서, 상기 배기가스 정화 장치의 장착 작업성을 향상시킬 수 있다.
청구항 3의 발명에 의하면, 상기 정화 케이싱의 배기가스 이동 방향의 길이축선 주변으로 상기 후판 플랜지의 부착 위상을 변경가능하게 구성되어 있기 때문에, 상기 후판 플랜지의 형상(상기 서스펜딩체의 형성 위치)을 변경하는 일 없이, 예를 들면 정화 입구관이나 정화 출구관의 연결 방향(상기 엔진에 대한 상기 배기가스 정화 장치의 부착 사양)에 대하여 상기 서스펜딩체의 위치를 간단히 변경할 수 있어서 상기 배기가스 정화 장치의 장착 작업성의 더욱 향상에 기여할 수 있다.
청구항 4나 청구항 5의 발명에 의하면, 상기 정화 케이싱 내의 배기가스 압력을 검출하는 배기가스 압력 센서를 구비하고 있고, 상기 정화 케이싱에 배기압 센서 파이프를 통해서 상기 배기가스 압력 센서가 접속되어 있는 구조로서, 상기 배기압 센서 파이프의 일단측에 있는 체결 보스체에 배플체가 설치되어 있고, 상기 정화 케이싱에 상기 배플체를 록킹시켜서 상기 체결 보스체를 체결하도록 구성되어 있기 때문에, 상기 정화 케이싱에 상기 체결 보스체를 체결할 때에는 상기 정화 케이싱에 상기 배플체가 록킹될 때까지 상기 체결 보스체를 돌려 넣으면 좋다. 그 결과, 상기 배기압 센서 파이프를 반드시 소정의 자세로 유지한 후에 상기 정화 케이싱에 고정할 수 있어서 상기 배기압 센서 파이프의 장착 작업성을 각별히 향상시킬 수 있다.
청구항 6의 발명에 의하면, 상기 각 정화 케이스는 상기 각 필터체를 내장하는 복수의 내측 케이스와 상기 각 내측 케이스를 수용하는 복수의 외측 케이스에 의해 구성되어 있고, 상기 정화 입구관은 2중 통구조로 구성되어 있기 때문에, 상기 정화 케이싱뿐만 아니라 상기 정화 입구관에 있어서도 단열 성능이 향상된다. 따라서, 상기 정화 케이싱 내에서의 배기가스의 온도 저하를 억제할 수 있다. 또한, 상기 엔진의 배치 스페이스(예를 들면 작업 기계의 보닛) 내의 온도 상승을 방지하여 히트 밸런스 악화를 억제할 수 있다.
청구항 7의 발명에 의하면, 상기 정화 출구관은 상기 정화 케이싱을 관통하고 있고, 상기 정화 출구관의 폐쇄측의 단부가 2중 벽구조로 구성되어 있기 때문에, 상기 정화 케이싱 및 상기 정화 입구관뿐만 아니라 상기 정화 출구관에 있어서도 단열 성능이 향상된다. 따라서, 상기 정화 케이싱 내에서의 배기가스의 온도 저하를 보다 한층 억제할 수 있다. 또한, 상기 엔진의 배치 스페이스(예를 들면 작업 기계의 보닛) 내의 온도 상승을 방지하여 히트 밸런스 악화를 보다 확실하게 억제할 수 있다.
청구항 8의 발명에 의하면, 상기 정화 케이싱의 배기 하류측을 폐쇄하는 덮개체에 배기가스 출구가 개구되어 있고, 상기 덮개체의 내면측에 상기 정화 케이싱 내부로의 이물 삽입을 저지하는 방해판이 설치되어 있기 때문에, 가령 상기 배기가스 출구로 연통하는 배기관을 제거했다고 하여도 상기 배기가스 출구는 상기 방해판에 의해 내측으로부터 커버되게 되어 상기 방해판의 존재에 의해 상기 정화 케이싱 내부로의 이물 삽입을 저지할 수 있다. 따라서, 예를 들면 압력 손실 저감을 위해서나, 못된 장난 등에 의해 상기 배기가스 출구로부터 막대 등의 이물을 집어넣음으로써 상기 정화 케이싱 내의 상기 필터체가 파괴되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 엔진을 비듬하게 전방에서 본 사시도이다.
도 2는 엔진의 좌측면도이다.
도 3은 엔진의 우측면도이다.
도 4는 엔진의 평면도이다.
도 5는 엔진의 정면도이다.
도 6은 엔진의 배면도이다.
도 7은 DPF를 정화 입구관측에서 본 외관 사시도이다.
도 8은 DPF를 정화 출구관측에서 본 외관 사시도이다.
도 9는 DPF의 단면 설명도이다.
도 10은 협지 플랜지의 분리 측면도이다.
도 11은 서스펜딩체 및 서스펜딩 금구의 위치 관계를 나타내는 DPF의 외관 사시도이다.
도 12는 DPF의 저면도이다.
도 13은 접속 플랜지체를 분리시킨 상태에서의 DPF의 외관 사시도이다.
도 14는 정화 입구관의 확대 단면도이다.
도 15는 배기가스 정화 장치의 요부 확대도이다.
도 16은 엔진을 비듬하게 전방에서 본 사시도이다.
도 17은 엔진 좌측면도이다.
도 18은 엔진 우측면도이다.
도 19는 엔진 평면도이다.
도 20은 엔진의 정면도이다.
도 21은 엔진의 배면도이다.
도 22는 배기가스 정화 장치의 단면 설명도이다.
도 23은 덮개체를 내면측에서 본 사시도이다.
도 24는 배기가스 정화 장치의 요부 확대도이다.
이하에, 본 발명을 구체화한 실시형태를 도면에 근거해서 설명한다.
(1). 엔진의 개략 구조
우선, 도 1∼도 6을 참조하면서, 커먼 레일식 엔진(1)의 개략 구조에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는 크랭크축선과 평행한 양측부(크랭크축선을 사이에 두고 양측의 측부)를 좌우, 냉각팬(9) 배치측을 전측, 플라이휠 하우징(10)배치측을 후측이라고 칭하고, 배기 매니폴드(7) 배치측을 좌측, 흡기 매니폴드(6) 배치측을 우측이라고 칭하고, 이들을 편의적으로 엔진(1)에 있어서의 사방 및 상하의 위치 관계의 기준으로 하고 있다.
도 1∼도 6에 나타낸 바와 같이, 농업 기계나 건설·토목 기계라고 하는 작업 기계에 탑재되는 원동기로서의 엔진(1)은 연속 재생식의 배기가스 정화 장치(2)(디젤 파티큘레이트 필터, 이하, DPF라고 함)를 구비하고 있다. DPF2에 의해 엔진(1)으로부터 배출되는 배기가스 중의 입자상 물질(PM)이 제거되는 동시에, 배기가스 중의 일산화탄소(CO)나 탄화수소(HC)가 저감된다.
엔진(1)은 엔진 출력축인 크랭크축(3)과 피스톤(도시 생략)을 내장한 실린더 블록(4)을 구비하고 있다. 실린더 블록(4) 상에는 실린더 헤드(5)가 탑재되어 있다. 실린더 헤드(5)의 우측면에 흡기 매니폴드(6)가 배치되고, 실린더 헤드(5)의 좌측면에 배기 매니폴드(7)가 배치되어 있다. 실린더 헤드(5)의 상면측은 헤드 커버(8)로 덮어져 있다. 실린더 블록(4)의 전후 양측면으로부터 크랭크축(3)의 전후 양 단측이 돌출되어 있다. 엔진(1)의 전면측에 냉각팬(9)이 설치되어 있다. 크랭크축(3) 전단측으로부터 냉각팬용 V벨트(22)를 통서 냉각팬(9)에 회전 동력이 전달된다.
엔진(1)의 후면측에 플라이휠 하우징(10)이 설치되어 있다. 플라이휠 하우징(10) 내에 플라이휠(11)이 크랭크축(3)의 후단측에 축지지된 상태로 수용되어 있다. 엔진(1)의 회전 동력은 크랭크축(3)으로부터 플라이휠(11)을 통해서 작업 기계의 작동부에 전달된다. 실린더 블록(4)의 하면에는 윤활유를 저류하는 오일팬(12)이 배치되어 있다. 오일팬(12) 내의 윤활유는 실린더 블록(4)의 우측면에 배치된 오일 필터(13) 등을 통해서 엔진(1)의 각 윤활부에 공급되고, 그 후 오일팬(12)으로 복귀된다.
실린더 블록(4) 우측면에 있어서의 오일 필터(13)의 상방(흡기 매니폴드(6)의 하방)에는 연료 공급 펌프(14)가 설치되어 있다. 또한, 엔진(1)에는 전자 개폐 제어형의 연료 분사 밸브(도시 생략)를 갖는 4기통분의 인젝터(15)를 구비하고 있다. 각 인젝터(15)는 연료 공급 펌프(14), 원통상의 커먼 레일(16)(축압실) 및 연료 필터(17)를 통해서 작업 기계에 탑재된 연료 탱크(도시 생략)에 접속되어 있다. 연료 탱크 연료가 연료 공급 펌프(14)로부터 연료 필터(17)를 경유해서 커먼 레일(16)로 압송되어 고압의 연료가 커먼 레일(16)에 축적된다. 각 인젝터(15)의 연료 분사 밸브를 개폐 제어함으로써, 커먼 레일(16) 내의 고압의 연료가 각 인젝터(15)로부터 엔진(1)의 각 기통으로 분사된다. 또한, 플라이휠 하우징(10)에 엔진 시동용 스타터(18)가 설치되어 있다.
실린더 블록(4)의 전면측에는 냉각수 윤활용의 냉각수 펌프(21)가 냉각팬(9)의 팬축과 동일 축 상에 배치되어 있다. 크랭크축(3)의 회전 동력에 의해 냉각팬용 V벨트(22)를 통해서 냉각팬(9)과 함께 냉각수 펌프(21)가 구동된다. 작업 기계에 탑재되는 라디에이터(도시 생략) 내의 냉각수는 냉각수 펌프(21)의 구동에 의해 실린더 블록(4) 및 실린더 헤드(5)에 공급되어 엔진(1)을 냉각한다. 엔진(1)의 냉각에 기여한 냉각수는 라디에이터로 복귀된다. 또한, 냉각수 펌프(21)의 좌측방에 얼터네이터(23)가 배치되어 있다.
실린더 블록(4)의 좌우측면에 기관 다리 부착부(24)가 각각 설치되어 있다. 각 기관 다리 부착부(24)에는 방진 고무를 갖는 기관 다리체(도시 생략)가 각각 볼트 체결된다. 엔진(1)은 각 기관 다리체를 통해서 작업 기계(구체적으로는 엔진 부착 섀시)에 방진 지지된다.
도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 흡기 매니폴드(6)의 입구부는 EGR 장치(26)(배기가스 재순환 장치)를 통해서 에어 클리너(도시 생략)에 연결되어 있다. 에어 클리너에 흡입된 신기(외부 공기)는 상기 에어 클리너에 의해 제진 및 정화된 후, EGR 장치(26)를 통해서 흡기 매니폴드(6)로 보내지고 엔진(1)의 각 기통에 공급된다.
EGR 장치(26)는 엔진(1)의 배기가스의 일부(배기 매니폴드(7)로부터의 EGR 가스) 및 신기(에어 클리너로부터의 외부 공기)를 혼합시켜서 흡기 매니폴드(6)로 공급하는 EGR 본체 케이스(27)(콜렉터)와, 에어 클리너에 EGR 본체 케이스(27)를 연통시키는 흡기 스로틀 부재(28)와, 배기 매니폴드(7)에 EGR 쿨러(29)를 통해서 접속하는 재순환 배기 가스관(30)과, 재순환 배기 가스관(30)에 EGR 본체 케이스(27)를 연통시키는 EGR 밸브 부재(31)를 구비하고 있다.
흡기 매니폴드(6)에는 EGR 본체 케이스(27)를 통해서 흡기 스로틀 부재(28)가 연결되어 있다. 흡기 스로틀 부재(28)는 EGR 본체 케이스(27)의 길이방향의 일단부에 볼트 체결되어 있다. EGR 본체 케이스(27)의 좌우 내향의 개구 단부가 흡기 매니폴드(6)의 입구부에 볼트 체결되어 있다. EGR 본체 케이스(27)에는 EGR 밸브 부재(31)를 통해서 재순환 배기 가스관(30)의 출구측이 연결되어 있다. 재순환 배기 가스관(30)의 입구측은 EGR 쿨러(29)를 통해서 배기 매니폴드(7)의 하면측에 연결되어 있다. EGR 밸브 부재(31) 내의 EGR 밸브(도시 생략)의 개방도를 조절함으로써, EGR 본체 케이스(27)로의 EGR 가스의 공급량이 조절된다.
상기 구성에 있어서, 에어 클리너로부터 흡기 스로틀 부재(28)를 통해서 EGR 본체 케이스(27) 내로 신기(외부 공기)가 공급되는 한편, 배기 매니폴드(7)로부터 EGR 밸브 부재(31)를 통해서 EGR 본체 케이스(27) 내로 EGR 가스(배기 매니폴드(7)로부터 배출되는 배기가스의 일부)가 공급된다. 에어 클리너로부터의 신기 및 배기 매니폴드(7)로부터의 EGR 가스가 EGR 본체 케이스(27) 내에서 혼합된 후, EGR 본체 케이스(27) 내의 혼합 가스가 흡기 매니폴드(6)로 공급된다. 이렇게, 배기 매니폴드(7)로부터 배출된 배기가스의 일부를 흡기 매니폴드(6) 경유로 엔진(1)으로 환류시킴으로써, 고부하 운전시의 최고 연소 온도를 저하시켜 엔진(1)으로부터의 NOx(질소 산화물)의 배출량을 저감하고 있다.
도 1∼도 5에 나타낸 바와 같이, 실린더 헤드(5)의 우측방이고 또한 배기 매니폴드(7)의 상방에는 터보 과급기(32)가 배치되어 있다. 터보 과급기(32)는 터빈휠(도시 생략)을 내장한 터빈 케이스(33)와, 블로어휠(도시 생략)을 내장한 컴프레서 케이스(34)를 구비하고 있다. 터빈 케이스(33)의 배기 입구측은 배기 매니폴드(7)의 출구부에 접속되어 있다. 터빈 케이스(33)의 배기 출구측은 DPF2를 통해서 테일 파이프(도시 생략)에 연결되어 있다. 엔진(1)의 각 기통으로부터 배기 매니폴드(7)로 배출된 배기가스는 터보 과급기(32)의 터빈 케이스(33) 및 DPF2 등을 경유하여 테일 파이프로부터 외부로 방출된다.
컴프레서 케이스(34)의 흡기 입구측은 흡기관(35)을 통해서 에어 클리너에 연결되어 있다. 컴프레서 케이스(34)의 흡기 출구측은 과급관(36)을 통해서 흡기 스로틀 부재(28)에 연결되어 있다. 에어 클리너에 의해 제진된 신기는 컴프레서 케이스(34)로부터 흡기 스로틀 부재(28) 및 EGR 본체 케이스(27)를 경유해서 흡기 매니폴드(6)로 보내지고, 엔진(1)의 각 기통으로 공급된다. 흡기관(35)은 블로바이가스 리턴관(37)을 통해서 헤드 커버(8) 내의 브리더실(38)에 연결되어 있다(도 7 참조). 브리더실(38)에서 윤활유를 분리 제거한 블로바이가스는 블로바이가스 리턴관(37)을 통해서 흡기관(35)으로 복귀되고, 흡기 매니폴드(6)로 환류되어서 엔진(1)의 각 기통으로 재공급된다.
(2). DPF의 개략 구조
그 다음에, 도 7∼도 10을 참조하면서, DPF2의 개략 구조에 대해서 설명한다. DPF2는 정화 입구관(41) 및 정화 출구관(42)을 갖는 내열 금속 재료제의 정화 케이싱(40)을 구비하고 있다. 정화 케이싱(40)의 내부에는 이산화질소(NO2)를 생성하는 백금 등의 디젤 산화 촉매(43)와, 포집한 입자상 물질(PM)을 비교적 저온에서 연속적으로 산화 제거하는 허니콤 구조의 매연 필터(44)가 배기가스의 이동 방향(도 9의 화살표 방향 참조)으로 직렬로 배열되어 수용되어 있다. 정화 케이싱(40)의 길이방향 양측(일단측과 타단측)에 정화 입구관(41)과 정화 출구관(42)이 분리되어 설치되어 있다. 정화 입구관(41)은 터빈 케이스(33)의 배기 출구측에 연결되어 있다. 정화 출구관(42)은 테일 파이프(도시 생략)에 연결되어 있다.
상기 구성에 있어서, 엔진(1)의 배기가스는 터빈 케이스(33)의 배기 출구측으로부터 정화 입구관(41)을 경유해서 정화 케이싱(40) 내로 유입되고, 디젤 산화 촉매(43), 매연 필터(44)의 순서로 통과해서 정화 처리된다. 배기가스 중의 입자상 물질은 매연 필터(44)에 있어서의 각 셀 간의 다공질의 칸막이벽을 빠져나갈 수 없어 포집된다. 그 후, 디젤 산화 촉매(43) 및 매연 필터(44)를 통과한 배기가스가 테일 파이프를 향해서 방출된다.
배기가스가 디젤 산화 촉매(43) 및 매연 필터(44)를 통과할 때에 배기가스 온도가 재생 가능 온도(예를 들면 약 300℃)를 초과하여 있으면, 디젤 산화 촉매(43)의 작용에 의해 배기가스 중의 일산화질소(NO)가 불안정한 이산화질소로 산화된다. 그리고, 이산화질소가 일산화질소로 되돌아갈 때에 방출하는 산소(O)가 매연 필터(44)에 퇴적된 입자상 물질을 산화 제거함으로써, 매연 필터(44)의 입자상 물질 포집 능력은 회복된다(매연 필터(44)는 자기재생한다).
또한, 실시형태에서는 정화 케이싱(40)의 길이방향 타단측이 소음기(45)로 구성되어 있고, 상기 소음기(45)에 정화 출구관(42)이 설치되어 있다. 디젤 산화 촉매(43) 및 매연 필터(44)는 배기가스 정화용 필터체에 상당한다.
정화 케이싱(40)은 촉매 내측 케이스(46) 및 촉매 외측 케이스(47)와, 필터 내측 케이스(48) 및 필터 외측 케이스(49)와, 소음 내측 케이스(50) 및 소음 외측 케이스(51)를 구비하고 있다. 각각의 내측 케이스(46, 48, 50) 및 외측 케이스(47, 49, 51)의 조합은 2중 통구조로 구성되어 있다. 촉매 내측 케이스(46) 내에 디젤 산화 촉매(43)가 수용된다. 필터 내측 케이스(48) 내에 매연 필터(44)가 수용된다. 촉매 내측 케이스(46)의 외주측과 촉매 외측 케이스(47)의 내주측 사이에 단면 L자 형상의 박판제 지지체(52)가 배치되어 있다. 촉매 내측 케이스(46)의 외주측과 촉매 외측 케이스(47)의 내주측은 박판제 지지체(52)를 통해서 연결되어 있다.
각각의 내측 케이스(46, 48) 및 외측 케이스(47, 49)의 조합이 정화 케이싱(40)의 구성 요소인 정화 케이스에 상당한다. 실시형태의 DPF2는 소음기(45) 장착이지만, 소음기(45) 자체는 DPF2에 필수 구성 요소가 아니다. 즉, 소음 내측 케이스(50) 및 소음 외측 케이스(51)는 정화 케이싱(40)에 필수적인 구성 요소가 아니다.
촉매 내측 케이스(46) 및 촉매 외측 케이스(47)의 일단측(배기 상류측의 단부)에 촉매 내덮개체(53)가 용접 고정되어 있다. 촉매 내측 케이스(46) 및 촉매 외측 케이스(47)의 일단측을 촉매 내덮개체(53)에 의해 폐쇄하여 있다. 촉매 내덮개체(53)의 외단면측에는 촉매 내덮개체(53)를 외측에서 덮는 촉매 외덮개체(54)가 용접 고정되어 있다. 촉매 외측 케이스(47)의 외주측에 정화 입구관(41)이 용접 고정되어 있다. 정화 입구관(41)은 촉매 내측 케이스(46) 및 촉매 외측 케이스(47)에 형성된 배기가스 입구(55)를 통해서 촉매 내측 케이스(46) 내로 연통하여 있다.
촉매 내측 케이스(46)의 타단측(배기 하류측의 단부)에 촉매 외측 케이스(47)의 외주측(반경 외측)으로 돌출되는 박판상의 촉매 플랜지(56)가 용접 고정되어 있다. 촉매 플랜지(56)의 외주측에 촉매 외측 케이스(47)의 타단측이 용접 고정되어 있다. 한편, 필터 내측 케이스(48)의 외주측의 길이 중도부에 필터 외측 케이스(49)의 외주측으로 돌출되는 박판상의 필터 입구 플랜지(57)가 용접 고정되어 있다. 필터 입구 플랜지(57)의 외주측에 필터 외측 케이스(49)의 일단측(배기 상류측의 단부)이 용접 고정되어 있다.
도 7∼도 9에 나타낸 바와 같이, 개스킷(58)을 통해서 촉매 플랜지(56)와 필터 입구 플랜지(57)를 맞대고, 각 외측 케이스(47, 49)의 외주측을 둘러싸는 후판상의 중앙 협지 플랜지(59, 60)로 양 플랜지(56, 57)를 배기가스 이동 방향의 양측으로부터 협지하고, 볼트(61) 및 너트(62)로 양 중앙 협지 플랜지(59, 60)를 양 플랜지(56, 57)와 함께 체결함으로써, 촉매 외측 케이스(47)와 필터 외측 케이스(49)가 연결된다. 촉매 외측 케이스(47)와 필터 외측 케이스(49)를 연결한 상태에서는 필터 내측 케이스(46)의 일단측이 촉매 내측 케이스(46) 및 촉매 외측 케이스(47)의 타단측으로부터 내부로 오버랩되어 있다(삽입되어 있다).
정화 케이싱(40)의 길이방향 타단측에 위치하는 소음기(45)는 2중 통구조의 소음 내측 케이스(50) 및 소음 외측 케이스(51)를 구비하고 있다. 소음 내측 케이스(50)의 일단측(배기 상류측의 단부)에 칸막이 덮개체(63)가 용접 고정되어 있다. 소음 내측 케이스(50)의 일단측을 칸막이 덮개체(63)에 의해 폐쇄하여 있다. 소음 내측 케이스(50) 및 소음 외측 케이스(51)의 타단측(배기 하류측의 단부)에는 소음 내덮개체(64)가 용접 고정되어 있다. 소음 내덮개체(64)의 외단면측에는 소음 내덮개체(64)를 외측에서 덮는 소음 외덮개체(65)가 용접 고정되어 있다.
칸막이 덮개체(63)와 소음 내덮개체(64) 사이에는 한 쌍의 연통관(66)이 설치되어 있다(도 9에서는 한쪽만 나타낸다). 양 연통관(66)의 일단측은 칸막이 덮개체(63)를 관통하여 있다. 양 연통관(66)의 타단측은 소음 내덮개체(64)에 의해 폐쇄되어 있다. 각 연통관(66)에는 다수의 연통 구멍(67)이 형성되어 있다. 칸막이 덮개체(63)와 소음 내덮개체(64)에 의해 칸막이된 소음 내측 케이스(50)의 내부는 연통 구멍(67)을 통해서 양쪽의 연통관(66)과 연통하는 공명실로 구성되어 있다.
소음 내측 케이스(50) 및 소음 외측 케이스(51)에는 양 연통관(66)의 사이를 통과하는 정화 출구관(42)이 관통되어 있다. 정화 출구관(42)의 일단측(상단측)에는 한 쌍의 출구 덮개체(68)가 용접 고정되어 있다. 정화 출구관(42)의 일단측을 양 출구 덮개체(68)에 의해 폐쇄되어 있다. 양 출구 덮개체(68)는 상하로 적당히 간격을 두고 배치되어 있다. 정화 출구관(42) 중 소음 내측 케이스(50) 내의 부분에는 다수의 배기 구멍(69)이 형성되어 있다. 따라서, 소음 내측 케이스(50) 내의 양 연통관(66)은 연통 구멍(67), 공명실 및 배기 구멍(69)을 통해서 정화 출구관(42)에 연통하여 있다. 정화 출구관(42)의 타단측(하단측)은, 예를 들면 테일 파이프나 기설의 소음 부재에 접속된다. 상기 구성에 있어서, 소음 내측 케이스(46)의 양 연통관(66) 내에 침입한 배기가스는 연통 구멍(67), 공명실 및 배기 구멍(69)을 통해서 정화 출구관(42)을 통과하여 소음기(45) 밖으로 배출된다.
필터 내측 케이스(48)의 타단측에 필터 외측 케이스(49)의 외주측으로 돌출되는 박판상의 필터 출구 플랜지(70)가 용접 고정되어 있다. 필터 출구 플랜지(70)의 외주측에 필터 외측 케이스(49)의 타단측이 용접 고정되어 있다. 한편, 소음 내측 케이스(50)의 일단측에 소음 외측 케이스(51)의 외주측으로 돌출되는 박판상의 소음 플랜지(71)가 용접 고정되어 있다. 소음 플랜지(71)의 외주측에 소음 외측 케이스(51)의 일단측이 용접 고정되어 있다.
도 7∼도 9에 나타낸 바와 같이, 개스킷(72)을 통해서 필터 출구 플랜지(70)와 소음 플랜지(71)를 맞대고, 각 외측 케이스(49, 51)의 외주측을 둘러싸는 후판상의 출구 협지 플랜지(73, 74)에 의해 양 플랜지(70, 71)를 배기가스 이동 방향의 양측으로부터 협지하고, 볼트(75) 및 너트(76)로 양 출구 협지 플랜지(73, 74)를 양 플랜지(70, 71)와 함께 체결함으로써, 필터 외측 케이스(49)과 소음 외측 케이스(51)가 연결된다.
각 중앙 협지 플랜지(59, 60)는 대응하는 외측 케이스(47, 49)의 둘레 방향으로 복수로 분할된 원호체(59a, 59b, 60a, 60b)로 이루어져 있다. 각 원호체(59a, 59b, 60a, 60b)는 원호상(대략 반원의 말굽형)으로 형성되어 있다. 촉매 외측 케이스(47)와 필터 외측 케이스(49)를 연결한 상태에서는 양 원호체(59a, 59b, 60a, 60b)의 단부끼리가 둘레 방향으로 대치해서 맞대어 촉매 외측 케이스(47)(필터 외측 케이스(49))의 외주측을 둘러싼다. 여기에서, 촉매측의 원호체(59a, 59b)와 필터 입구측의 원호체(60a, 60b)의 단부끼리의 맞댐 부분은 서로 위상을 어긋나게 한 위치에 놓여 진다(맞댐 부분끼리를 동 위상에 포개지 않는다). 중앙 협지 플랜지(59, 60)를 구성하는 각 원호체(59a, 59b, 60a, 60b)는 모두 동일 형태이다.
각 출구 협지 플랜지(73, 74)도 중앙 협지 플랜지(59, 60)와 마찬가지로 대응하는 외측 케이스(49, 51)의 둘레 방향으로 복수로 분할된 원호체(73a, 73b, 74a, 74b)로 이루어져 있다. 각 원호체(73a, 73b, 74a, 74b)는 중앙 협지 플랜지(59, 60)의 각 원호체(59a, 59b, 60a, 60b)와 기본적으로 동일한 형태의 것이다. 필터 출구측의 원호체(73a, 73b)와 소음측의 원호체(74a, 74b)의 단부끼리의 맞댐 부분도 서로 위상을 어긋나게 한 위치에 놓여 진다.
협지 플랜지(59, 60, 73, 74) 중 적어도 하나에 정화 케이싱(40)을 엔진(1)에 지지시키는 연결 다리체(77)가 착탈가능하게 부착된다. 실시형태에서는 출구 협지 플랜지(73)에 있어서의 한쪽의 원호체(73a)에 관통 구멍이 형성된 다리체 체결부(78)가 형성되어 있다. 연결 다리체(77)에는 원호체(73a)의 다리체 체결부(78)에 대응하는 부착 보스부가 형성되어 있다. 원호체(73a)의 다리체 체결부(78)에 연결 다리체(77)의 부착 보스부를 볼트 체결함으로써, 필터 출구측의 출구 협지 플랜지(73)에 연결 다리체(77)가 착탈가능하게 부착된다. 정화 케이싱(40)(실시형태에서는 촉매 외측 케이스(47))의 외주측에는 정화 케이싱(40)을 엔진(1)에 지지시키는 고정 다리체(79)가 용접에 의해 고착되어 있다. 연결 다리체(77) 및 고정 다리체(79)는 플라이휠 하우징(10)의 상면측에 형성된 DPF 부착부(80)에 볼트 체결된다. 즉, DPF2는 연결 다리체(77) 및 고정 다리체(79)에 의해 고강성 부재인 플라이휠 하우징(10) 상에 안정적으로 연결 지지된다.
도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 정화 케이싱(40)의 외주측에는 정화 케이싱(40) 내의 배기가스 압력을 검출하는 배기가스 압력 센서(81)와, 마찬가지로 정화 케이싱(40) 내의 배기가스 온도를 검출하는 배기가스 온도 센서(82)를 구비하고 있다. 배기가스 압력 센서(81)는 매연 필터(44)를 사이에 두고 배기 상류측 및 배기 하류측 간의 배기가스의 압력차를 검출하는 것이다. 상기 압력차에 근거해서 매연 필터(44)의 입자상 물질의 퇴적량을 환산하여 DPF2 내의 막힘 상태가 파악된다.
협지 플랜지(59, 60, 73, 74) 중 적어도 하나에 배기가스 압력 센서(81) 및 배기가스 온도 센서(82)를 지지하는 대략 L자 판상의 센서 브래킷(83)이 착탈가능하게 부착된다. 실시형태에서는 소음측의 출구 협지 플랜지(74)에 있어서의 한쪽의 원호체(74a)에 관통 구멍이 형성된 센서 지지부(86)가 형성되어 있다. 즉, 센서 지지부(86)는 배기가스 입구(55)측으로부터 가장 먼 소음측의 출구 협지 플랜지(74)의 일부에 형성되어 있다. 원호체(43a)의 센서 지지부(86)에 센서 브래킷(83)의 연직판부(85)를 볼트 체결함으로써, 소음측의 출구 협지 플랜지(74)에 센서 브래킷(83)이 착탈가능하게 부착된다.
도 7, 도 8 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 원호체(74a)의 센서 지지부(86)는 정화 케이싱(40)의 외주측(반경 외측)으로 돌출되어 있다. 이 때문에, 센서 브래킷(83)의 수평판부(84)는 정화 케이싱(40)의 외주측으로부터 외향으로 떨어져 있다. 배기가스 압력 센서(81) 및 배기가스 온도 센서(82)는 센서 브래킷(83)의 수평판부(84) 상에 병설되어 있다. 센서 브래킷(83)의 수평판부(84)는 정화 케이싱(40)의 배기가스 이동 방향의 길이 범위 내에 양 센서(81, 82)가 수용되도록 필터 외측 케이스(49)의 외주측에 위치하여 있다. 이러한 부착 구조를 채용하면, 가령 DPF2에 소음기(45)가 직접 부착되어 있지 않을 경우에 있어서도 정화 케이싱(40)의 배기가스 이동 방향의 길이 범위 내에 양 센서(81, 82)가 수용된다.
배기가스 압력 센서(81)에는 압력용 배선 커넥터(87)가 일체적으로 설치되어 있다. 배기가스 압력 센서(81)에는 상류 및 하류 센서 배관(88, 89)을 통해서 상류 및 하류 관조인트체(90, 91)의 기단측이 각각 접속되어 있다. 상술한 바와 같이, 실시형태의 정화 케이싱(40)은 2중 통구조로 구성되어 있다(도 9 참조). 촉매 내측 케이스(46) 및 필터 내측 케이스(48)(정화 케이싱(40)의 내통측)에는 매연 필터(44)를 사이에 두는 위치 관계로 압력용 보스체(92)가 용접에 의해 고착되어 있다. 도 15에 상세하게 나타낸 바와 같이, 각 압력용 보스체(92)의 외향으로 돌출단측은 이것에 대응하는 외측 케이스(47, 49)(정화 케이싱(40)의 외통측)에 형성된 개구 구멍(121, 122)으로부터 반경 외향으로 돌출되어 있다(도 15 참조). 각 관조인트체(90, 91)의 선단측에 설치된 체결 보스체(123, 124)는 관조인트 볼트(93)를 통해서 각각 대응하는 압력용 보스체(92)에 체결된다. 상류 및 하류 센서 배관(88, 89)과 상류 및 하류 관조인트체(90, 91)의 조합이 정화 케이싱(40)과 배기가스 압력 센서(81)를 연결하는 배기압 센서 파이프에 상당한다.
각 관조인트체(90, 91)의 체결 보스체(123, 124)에는 후크상의 배플체(125, 126)가 설치되어 있다. 각 압력용 보스체(92)에 관조인트 볼트(93)를 통해서 체결 보스체(123, 124)를 체결할 때에는 정화 케이싱(40)(외측 케이스(47, 49))의 개구 구멍(121, 122)의 가장자리부에 배플체(125, 126)가 록킹될 때까지, 압력용 보스체(92)에 체결 보스체(123, 124)를 돌려 넣는다. 이것에 의해, 각 관조인트체(90, 91)가 반드시 센서 브래킷(83)(더 나아가서는 배기가스 압력 센서(81))을 향해서 연장되는 동일한 자세로 압력용 보스체(92)에 체결 보스체(123, 124)를 고정할 수 있게 되어 각 관조인트체(90, 91)의 장착 작업성을 각별히 향상시킬 수 있다.
배기가스 온도 센서(82)는 센서 브래킷(83)의 수평판부(84) 상에 온도용 배선 커넥터(94)를 구비하고 있다. 배기가스 온도 센서(82)(온도용 배선 커넥터(94)이라고 해도 좋음)로부터는 3개의 센서 배관(95∼97)이 연장하여 있다. 촉매 내측 케이스(46)와 필터 내측 케이스(48)에는 온도용 보스체(98)가 용접에 의해 고착되어 있다. 촉매 내측 케이스(46)에는 2개, 필터 내측 케이스(48)에는 1개의 온도용 보스체(98)가 설치되어 있다. 각 온도용 보스체(98) 외방향 돌출단측은 대응하는 외측 케이스(47, 49)에 형성된 개구로부터 반경 외향으로 돌출되어 있다. 각 온도용 보스체(98)에 나사결합하는 장착 볼트(99)에 배기가스 온도 센서(82)로부터 연장되는 센서 배관(95∼97) 선단의 검출 부분을 관통시켜 장착 볼트(99)를 통해서 온도용 보스체(98)에 센서 배관(95∼97) 선단의 검출 부분이 고정된다. 각 센서 배관(95∼97) 선단의 검출 부분은 촉매 내덮개체(53)와 디젤 산화 촉매(43) 사이, 디젤 산화 촉매(43)와 매연 필터(44) 사이, 및 매연 필터(44)와 칸막이 덮개체(63) 사이에 각각 돌입되어 있다.
실시형태에서는 압력용 배선 커넥터(87)와 온도용 배선 커넥터(94)의 접속 방향을 동일한 방향을 향한 상태에서 배기가스 압력 센서(81) 및 배기가스 온도 센서(82)를 센서 브래킷(83)의 수평판부(84) 상에 고정하여 있다. 이 때문에, 각 커넥터(87, 94)에 대한 배선의 접속 작업성을 향상시킬 수 있다.
또한, 실시형태에서는 필터 출구측의 출구 협지 플랜지(73)에 있어서의 타방의 원호체(73b)에 서스펜딩체(101)가 일체적으로 형성됨과 아울러, 정화 케이싱(40)의 촉매 외덮개체(54)에 서스펜딩 금구(102)가 볼트 체결되어 있다. 정화 케이싱(40)의 대각선 방향(길이축선(A)과 교차하는 방향)에 각각의 개구 구멍(103, 104)이 위치하도록 서스펜딩체(101)와 서스펜딩 금구(102)가 배기가스 이동 방향의 양측에 이간시켜서 대치시키고 있다(도 11 참조). 필터 출구측의 출구 협지 플랜지(73)뿐만 아니라, 그 밖의 협지 플랜지(59, 60, 74)도 정화 케이스 연결용 후판 플랜지에 상당한다. 즉, 그 밖의 협지 플랜지(59, 60, 74)에 서스펜딩체(101)를 일체적으로 형성해도 좋다.
이와 같이 구성하면, 엔진(1)의 조립 공장 등에 있어서, 예를 들면 체인 블록의 후크(도시 생략)에 서스펜딩체(101) 및 서스펜딩 금구(102)를 록킹하고, 체인 블록에 의해 정화 케이싱(40)을 승강시켜 엔진(1)에 정화 케이싱(40)을 장착할 수 있다. 즉, 작업자가 자력으로 정화 케이싱(40)을 들어 올리거나 하지 않고, 서스펜딩체(101) 및 서스펜딩 금구(102)를 사용해서 정화 케이싱(40)을 스무드하게 엔진(1)에 탑재할 수 있다.
또한, 서스펜딩체(101)와 서스펜딩 금구(102)의 대각선 방향의 위치 관계에 의해서 중량물인 정화 케이싱(40)을 안정한 자세로 서스펜딩할 수 있고, 예를 들면 플라이휠 하우징(10)의 DPF 부착부(80)와 연결 다리체(77) 및 고정 다리체(79)의 위치 맞춤을 간단히 행한다. 따라서, DPF2의 장착 작업성을 향상시킬 수 있다.
그런데, 도 10에 나타낸 바와 같이, 후판 플랜지에 상당하는 각 협지 플랜지(59, 60, 73, 74)에는 관통 구멍이 형성된 볼트 체결부(105)가 둘레 방향을 따른 등간격으로 복수 설치되어 있다. 실시형태에서는 각 협지 플랜지(59, 60, 73, 74) 1조에 대해서 10개소의 볼트 체결부(105)를 구비하고 있다. 각 원호체(59a, 59b, 60a, 60b, 73a, 73b, 74a, 74b) 단위에서 보면, 둘레 방향을 따른 등간격으로 5개소씩 볼트 체결부(105)가 설치되어 있다. 각 플랜지(56, 57, 70, 71)에는 협지 플랜지(59, 60, 73, 74)의 각 볼트 체결부(105)에 대응하는 볼트 구멍(106)이 형성되어 있다. 이 때문에, 각 협지 플랜지(59, 60, 73, 74)의 원호체(59a, 59b, 60a, 60b, 73a, 73b, 74a, 74b)군의 부착 위상은 정화 케이싱(40)의 배기가스 이동 방향의 길이축선(A) 주변에(정화 케이싱(40)의 둘레 방향을 따라) 다단층으로 변경가능하다.
이와 같이 구성하면, 각 협지 플랜지(59, 60, 73, 74)의 형상(서스펜딩체(101)의 형성 위치)을 변경하는 일 없이, 정화 입구관(41)이나 정화 출구관(42)의 연결 방향(엔진(1)에 대한 DPF2의 부착 사양)에 대하여 서스펜딩체(101)의 위치를 간단히 변경할 수 있어서 DPF2의 장착 작업성의 더욱 향상에 기여할 수 있다.
도 9에 상세하게 나타낸 바와 같이, 정화 케이싱(40)의 배기가스 이동 방향의 양 단부를 폐쇄하는 덮개체는 내덮개체(53, 64)와 외덮개체(54, 65)의 이중 구조로 구성되어 있다. 그리고, 정화 케이싱(40)을 엔진(1)에 탑재한 상태에서 외덮개체(54, 65)에 있어서 적어도 하부에 위치하는 개소에 내덮개체(53, 64)와 외덮개체(54, 65) 사이에 고이는 물을 배출시키는 제 1 물빠짐 구멍(107)이 형성되어 있다(도 7∼도 11 참조). 외덮개체(54, 65)는 대략 원반상의 동일 형상으로 형성되어 있다. 제 1 물빠짐 구멍(107)은 각 외덮개체(54, 65)에 있어서 배기가스 이동 방향의 중심선(길이축선(A))을 기준으로 한 방사 방향의 주변부에 형성되어 있다. 실시형태의 제 1 물빠짐 구멍(107)은 배기가스 이동 방향의 중심선(길이축선(A))으로부터 보아서 십자방향의 주변부에 개구되어 있다(1개의 외덮개체(54, 65)에 대하여 4개소 개구되어 있다). 이들 제 1 물빠짐 구멍(107)을 통해서 내덮개체(53, 64)와 외덮개체(54, 65) 사이가 외부로 연통하여 있다.
이와 같이 구성하면, 정화 케이싱(40)의 배기가스 이동 방향의 양 단부를 내덮개체(53, 64)와 외덮개체(54, 65)의 이중 구조에 의해 폐쇄하여 단열성을 확보한 것이면서도, 결로나 빗물 등에 의해 내덮개체(53, 64)와 외덮개체(54, 65) 사이에 고이는 물을 제 1 물빠짐 구멍(107)으로부터 배출할 수 있어서 DPF2의 물빠짐성이 좋아진다. 이 때문에, DPF2의 내부식 성능이 향상된다. 게다가, 정화 케이싱(40)의 배기가스 이동 방향의 양 단부를 동일 형상의 외덮개체(54, 65)로 폐쇄하게 되기 때문에, 구성 부품점수를 감소시켜서 비용 저감에 기여할 수 있다. 외덮개체(54, 65)의 형상을 변경하는 일 없이, 정화 케이싱(40)의 배기가스 이동 방향의 각 단부에 대하여 외덮개체(54, 65)의 상기 중심선(길이축선(A)) 주변의 부착 방향을 간단하게 변경할 수 있다. 더 나아가서는 외측 케이스(예를 들면, 촉매 외측 케이스(47)나 소음 외측 케이스(51))의 상기 엔진(1)에 대한 부착 방향의 자유도를 높인다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 정화 케이싱(40)을 엔진(1)에 탑재한 상태에서 각 외측 케이스(47, 49)에 있어서 적어도 하부에 위치하는 개소에는 내측 케이스(46, 48)와 외측 케이스(47, 49) 사이에 고이는 물을 배출시키는 제 2 물빠짐 구멍(108)이 형성되어 있다. 실시형태에서는 촉매 외측 케이스(47)에 있어서 고정 다리체(79)를 사이에 둔 양측과 필터 외측 케이스(49)의 3개소에 제 2 물빠짐 구멍(108)이 형성되어 있다. 이렇게 구성하면, 정화 케이싱(40)을 내측 케이스(46, 48)와 외측 케이스(47, 49)의 이중 구조로 구성해서 단열성을 확보한 것이면서도, 결로나 빗물 등에 의해 내측 케이스(46, 48)와 외측 케이스(47, 49) 사이에 고이는 물을 제 2 물빠짐 구멍(108)으로부터 배출할 수 있어서 DPF2의 물빠짐성이 좋아진다. 이 때문에, DPF2의 내부식 성능의 더욱 향상에 기여할 수 있다.
도 13 및 도 14에 나타낸 바와 같이, 촉매 외측 케이스(47)의 외주측에 설치된 정화 입구관(41)의 선단측에는 터빈 케이스(33)의 배기 출구측에 체결되는 접속 플랜지체(110)가 용접에 의해 고착되어 있다. 접속 플랜지체(110)에는 중앙에 형성된 개구 가장자리부를 정화 입구관(41)의 방향으로 돌출시킴으로써 환상 돌기부(111)가 일체적으로 형성되어 있다. 접속 플랜지체(110) 중앙의 개구부에 정화 입구관(41)을 삽입하고, 접속 플랜지체(110)의 환상 돌기부(111)와 정화 입구관(41)의 선단 외주측을 용접하여 있다.
이와 같이 구성하면, 접속 플랜지체(110)의 평탄부로부터 정화 입구관(41)의 선단 외주측과의 용접 부분이 이간하게 되므로, 용접에 의해 정화 입구관(41)에 접속 플랜지체(110)를 고착함에도 불구하고, 용접에 의한 고열의 악영향이 접속 플랜지체(110)에 미치기 어려워서 접속 플랜지체(110)의 평탄부의 평면도를 유지할 수 있다. 따라서, DPF2 파손의 요인이 되는 응력이 접속 플랜지체(110)에 국소적으로 발생할 염려를 억제할 수 있다.
도 13 및 도 14에 나타낸 바와 같이, 정화 입구관(41)은 2중 통구조로 구성되어 있다. 실시형태의 정화 입구관(41)은 촉매 외측 케이스(47)에 형성된 배기가스 입구(55)를 외측에서 덮는 말단 퍼짐 형상의 깔때기형상부(112)와, 깔때기형상부(112)의 선단 개구부에 삽입 고정된 내통부(113)와, 내통부(113)에 피감(被嵌)된 외통부(114)에 의해 구성되어 있다. 깔때기형상부(112)의 기단측은 촉매 외측 케이스(47)의 외주측에 용접 고정되어 있다. 내통부(113)가 삽입된 깔때기형상부(112)의 선단측과 외통부(114)의 기단측의 중복 부위가 용접에 의해 고정되어 있다. 외통부(114)의 선단측은 내통부(113)에 용접 고정되어 있다. 내통부(113)의 선단측은 외통부(114)로부터 돌출하여 있고, 상기 부분에 접속 플랜지체(110)가 용접 고정되어 있다. 이렇게 구성하면, 정화 케이싱(40)뿐만 아니라 정화 입구관(41)에 있어서도 단열 성능이 향상된다. 따라서, 정화 케이싱(40) 내에서의 배기가스의 온도 저하를 억제할 수 있다. 또한, 엔진(1)의 배치 스페이스(예를 들면, 작업 기계의 보닛) 내의 온도 상승을 방지하여 히트 밸런스 악화를 억제할 수 있다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 정화 출구관(42)은 정화 케이싱(40)을 관통하여 있다. 실시형태에서는 소음 내측 케이스(50) 및 소음 외측 케이스(51)에 정화 출구관(42)을 관통시키고 있다. 정화 출구관(42)의 폐쇄측의 단부인 일단측(상단측)은 2중 벽구조로 구성되어 있다. 이 경우, 정화 출구관(42)의 일단측에 한 쌍의 출구덮개체(68)가 용접 고정되어 있어서 정화 출구관(42)의 일단측을 양 출구 덮개체(68)에 의해 폐쇄되어 있다. 양 출구 덮개체(68)는 상하로 적당한 간격을 두고 배치되어 있다. 양 출구 덮개체(68) 사이의 공기층은 단열층으로서 기여하고 있다. 이렇게 구성하면, 정화 케이싱(40) 및 정화 입구관(41)뿐만 아니라 정화 출구관(42)에 있어서도 단열 성능이 향상된다. 따라서, 정화 케이싱(40) 내에서의 배기가스의 온도 저하를 보다 한층 억제할 수 있다. 또한, 엔진(1)의 배치 스페이스(예를 들면 작업 기계의 보닛) 내의 온도 상승을 방지하여 히트 밸런스 악화를 보다 확실하게 억제할 수 있다.
(3). 정리
이상의 구성으로부터 명백해지듯이, 엔진(1)이 배출한 배기가스를 정화하는 복수의 필터체(43, 44)와, 상기 각 필터체(43, 44)를 내장하는 복수의 정화 케이스(46∼49)로 이루어지는 정화 케이싱(40)과, 상기 정화 케이싱(40) 내의 배기가스 압력을 검출하는 배기가스 압력 센서(81)와, 상기 정화 케이싱(40) 내의 배기가스 온도를 검출하는 배기가스 온도 센서(82)를 구비하고 있는 배기가스 정화 장치(2)에 있어서, 상기 정화 케이싱(40)의 외주측에 상기 양 센서(81, 82)가 상기 정화 케이싱(40)의 배기가스 이동 방향의 길이 범위 내에 수용되도록 배치되어 있기 때문에, 엔진(1)의 사양마다나 작업 기계마다 상기 각 센서(81, 82)의 초기 설정(조정)의 적부를 평가할 필요가 없어서, 설계·시험 등의 평가 공수를 삭감할 수 있다. 상기 배기가스 정화 장치(2) 관련의 구성 부품의 표준화를 도모한다. 상기 양 센서(81, 82)의 부착 위치가 상기 정화 케이싱(40)의 배기가스 이동 방향의 길이 범위 내에 수용되기 때문에, 상기 정화 케이싱(40)(상기 배기가스 정화 장치(2))의 배기가스 이동 방향의 전장에 대하여 상기 양 센서(81, 82)의 영향을 없게 한다. 그 결과, 엔진(1)의 배치 스페이스 내에 상기 양 센서(81, 82)를 포함하는 상기 배기가스 정화 장치(2)를 컴팩트하게 배치할 수 있다.
또한, 상기 정화 케이스(46∼49)군의 플랜지(59, 60, 73, 74)의 일부에 설치한 센서 지지부(86)에 센서 브래킷(83)이 착탈가능하게 부착되어 있고, 상기 센서 브래킷(83)에 상기 양 센서(81, 82)가 설치되어 있기 때문에, 고강성의 상기 플랜지(59, 60, 73, 74)에 상기 양 센서(81, 82)를 지지시켜서 상기 양 센서(81, 82)에 전해지는 진동을 저감할 수 있다. 이 때문에, 상기 양 센서(81, 82)의 검출 정밀도에 대한 악영향을 억제할 수 있다. 상기 양 센서(81, 82)의 탈락도 방지할 수 있다.
더욱이, 상기 센서 지지부(86)는 상기 정화 케이스(46∼49)군에 있어서 배기가스 입구(55)측으로부터 가장 먼 플랜지(74)의 일부에 형성되고 있고, 상기 센서 브래킷(83)의 수평판부(84)가 상기 정화 케이싱(40)의 외주측으로부터 외방향으로 떨어진 위치에 있고, 상기 수평판부(84) 상에 상기 양 센서(81, 82)가 병설되어 있기 때문에, 상기 배기가스 정화 장치(2)가 발생하는 열은 상기 양 센서(81, 82)에 전달되기 어렵다. 이 때문에, 상기 배기가스 정화 장치(2)에 상기 양 센서(81, 82)를 장착한 것이면서도, 과열에 의한 상기 양 센서(81, 82)의 고장을 억제할 수 있다. 게다가, 상기 배기가스 정화 장치(2)와 상기 양 센서(81, 82)가 근접하기 때문에, 상기 배기가스 정화 장치(2)와 상기 양 센서(81, 82)를 연결하는 각 센서 배관(88, 89, 95∼97)의 길이를 짧게 설정할 수 있어서 장착 작업성의 개선이나 비용 저감을 실현할 수 있다.
상기 기재, 및 도 7, 도 8 및 도 11로부터 명백해지듯이, 엔진(1)이 배출한 배기가스를 정화하는 복수의 필터체(43, 44)와, 상기 각 필터체(43, 44)를 내장하는 복수의 정화 케이스(47, 49, 51)로 이루어지는 정화 케이싱(40)을 구비하고 있는 배기가스 정화 장치(2)에 있어서, 상기 각 정화 케이스(47, 49, 51)를 배기가스 이동 방향으로 나란히 후판 플랜지(59, 60, 73, 74)로 연결함으로써 상기 정화 케이싱(40)이 구성되어 있고, 상기 후판 플랜지(73)에 서스펜딩체(101)가 일체적으로 형성되어 있기 때문에, 예를 들면 상기 엔진(1)의 조립 공장 등에 있어서, 예를 들면 체인 블록의 후크(도시 생략)에 상기 서스펜딩체(101) 및 상기 서스펜딩 금구(102)를 로킹하고, 상기 체인 블록에 의해 상기 정화 케이싱(40)을 승강시켜서 상기 엔진(1)에 상기 정화 케이싱(40)을 조립할 수 있다. 즉, 작업자가 자력으로 상기 정화 케이싱(40)을 들어 올리거나 하지 않고, 상기 서스펜딩체(101) 및 상기 서스펜딩 금구(102)를 사용해서 상기 정화 케이싱(40)을 스무드하게 상기 엔진(1)에 탑재할 수 있다.
상기 기재 및 도 11로부터 명백해지듯이, 상기 정화 케이싱(40)의 배기가스 이동 방향 일단측에 상기 서스펜딩체(101)가 배치되는 한편, 상기 정화 케이싱(40)의 배기가스 이동 방향 타단측에 서스펜딩 금구(102)가 배치되어 있고, 상기 정화 케이싱(40)의 배기가스 이동 방향의 길이축선(A)과 교차하는 방향으로 각각의 개구 구멍(103, 104)이 위치하도록 상기 서스펜딩체(101)와 상기 서스펜딩 금구(102)를 배기가스 이동 방향의 양측에 이간시켜서 대치시키고 있기 때문에, 상기 서스펜딩체(101)와 상기 서스펜딩 금구(102)의 대각선 방향의 위치 관계에 의해 중량물인 상기 정화 케이싱(40)을 안정한 자세로 서스펜딩할 수 있고, 예를 들면 플라이휠 하우징(10)의 DPF 부착부(80)와 연결 다리체(77) 및 고정 다리체(79)의 위치 맞춤을 간단히 행할 수 있다. 따라서, 배기가스 정화 장치(2)의 장착 작업성을 향상시킬 수 있다.
상기 기재 및 도 10 및 도 11로부터 명백해지듯이, 상기 정화 케이싱(40)의 배기가스 이동 방향의 길이축선(A) 주변으로 상기 후판 플랜지(59, 60, 73, 74)의 부착 각도를 변경가능하게 구성되어 있기 때문에, 상기 후판 플랜지(59, 60, 73, 74)의 형상(상기 서스펜딩체(101)의 형성 위치)을 변경하는 일 없이, 정화 입구관(41)이나 정화 출구관(42)의 연결 방향(상기 엔진(1)에 대한 상기 배기가스 정화 장치(2)의 부착 사양)에 대하여 상기 서스펜딩체(101)의 위치를 간단히 변경할 수 있어서 상기 배기가스 정화 장치(2)의 장착 작업성의 더욱 향상에 기여할 수 있다.
상기 기재 및 도 7∼도 12로부터 명백해지듯이, 엔진(1)이 배출한 배기가스를 정화하는 복수의 필터체(43, 44)와, 상기 각 필터체(43, 44)를 내장하는 복수의 내측 케이스(46, 48, 50)와, 상기 각 내측 케이스(46, 48, 50)를 내장하는 복수의 외측 케이스(47, 49, 51)를 구비하고 있고, 상기 각 외측 케이스(47, 49, 51)를 배기가스 이동 방향으로 나란히 연결함으로써, 정화 케이싱(40)을 구성하고 있는 배기가스 정화 장치에 있어서, 상기 정화 케이싱(40)의 배기가스 이동 방향의 양 단부를 폐쇄하는 덮개체는 내덮개체(53, 64)와 외덮개체(54, 65)의 이중 구조로 구성되어 있고, 상기 정화 케이싱(40)을 상기 엔진(1)에 탑재한 상태에서 상기 외덮개체(54, 65)에 있어서 적어도 하부에 위치하는 개소에 상기 내덮개체(53, 64)와 상기 외덮개체(54, 56) 사이에 고이는 물을 배출시키는 제 1 물빠짐 구멍(107)이 형성되어 있기 때문에, 상기 정화 케이싱(40)의 배기가스 이동 방향의 양 단부를 상기 내덮개체(53, 64)와 상기 외덮개체(54, 65)의 이중 구조에 의해 폐쇄하여 단열성을 확보한 것이면서도, 결로나 빗물 등에 의해 상기 내덮개체(53, 64)와 상기 외덮개체(54, 65) 사이에 고이는 물을 상기 제 1 물빠짐 구멍(107)으로부터 배출할 수 있어서 배기가스 정화 장치(2)의 물빠짐성이 좋아진다. 이 때문에, 상기 배기가스 정화 장치(2)의 내부식 성능이 향상된다.
또한, 상기 제 1 물빠짐 구멍(107)은 상기 외덮개체(54, 65)에 있어서 배기가스 이동 방향의 중심선(길이축선(A))을 기준으로 한 방사 방향의 위치에 형성되어 있기 때문에, 상기 정화 케이싱(40)의 배기가스 이동 방향의 양 단부를 동일 형상의 상기 외덮개체(54, 65)로 폐쇄하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 구성 부품점수를 감소시켜서 비용 저감에 기여할 수 있다. 게다가, 상기 외덮개체(54, 65)의 형상을 변경하는 일 없이, 상기 정화 케이싱(40)의 배기가스 이동 방향의 각 단부에 대하여 상기 외덮개체(54, 65)의 상기 중심선(길이축선(A)) 주변의 부착 방향을 간단히 변경할 수 있다. 더 나아가서는 상기 외측 케이스(예를 들면 촉매 외측 케이스(47)나 소음 외측 케이스(51))의 상기 엔진(1)에 대한 부착 방향의 자유도를 높인다.
더욱이, 상기 정화 케이싱(40)을 상기 엔진(1)에 탑재한 상태에서 상기 각 외측 케이스(47, 49)에 있어서 적어도 하부에 위치하는 개소에 상기 내측 케이스(46, 48)와 상기 외측 케이스(47, 49) 사이에 고이는 물을 배출시키는 제 2 물빠짐 구멍(108)이 형성되어 있기 때문에, 상기 정화 케이싱(40)을 상기 내측 케이스(46, 48)와 상기 외측 케이스(47, 49)의 이중 구조로 구성해서 단열성을 확보한 것이면서도, 결로나 빗물 등에 의해 상기 내측 케이스(46, 48)와 상기 외측 케이스(47, 49) 사이에 고이는 물을 상기 제 2 물빠짐 구멍(108)으로부터 배출할 수 있어서 상기 배기가스 정화 장치(2)의 물빠짐성이 좋아진다. 이 때문에, 상기 배기가스 정화 장치(2)의 내부식 성능의 더욱 향상에 기여할 수 있다.
상기 기재 및 도 13 및 도 14로부터 명백해지듯이, 엔진(1)이 배출한 배기가스를 정화하는 복수의 필터체(43, 44)와, 상기 각 필터체(43, 44)를 내장하는 복수의 정화 케이스(46∼51)로 이루어지는 정화 케이싱(40)을 구비하고 있고, 상기 정화 케이싱(40)에는 정화 입구관(41) 및 정화 출구관(42)을 갖고 있는 배기가스 정화 장치(2)에 있어서, 상기 정화 입구관(41)에 부착되는 접속 플랜지체(110)의 개구 가장자리부를 상기 정화 입구관(41)의 방향으로 돌출시킴으로써, 상기 접속 플랜지체(110)에 환상 돌기부(111)가 형성되어 있고, 상기 접속 플랜지체(110)의 상기 환상 돌기부(111)가 상기 정화 입구관(41)에 용접 고정되어 있으므로, 상기 접속 플랜지체(110)의 평탄부로부터 상기 정화 입구관(41)의 선단 외주측과의 용접 부분이 이간되게 된다. 이 때문에, 용접에 의해 상기 정화 입구관(41)에 상기 접속 플랜지체(110)를 고착함에도 불구하고, 용접에 의한 고열의 악영향이 상기 접속 플랜지체(110)에 미치기 어려워서 상기 접속 플랜지체(110)의 평탄부의 평면도를 유지할 수 있다. 따라서, 배기가스 정화 장치(2) 파손의 요인이 되는 응력이 상기 접속 플랜지체(110)에 국소적으로 발생할 우려를 억제할 수 있다.
상기 기재 및 도 15로부터 명백해지듯이, 엔진(1)이 배출한 배기가스를 정화하는 복수의 필터체(43, 44)와, 상기 각 필터체(43, 44)를 내장하는 복수의 정화 케이스(46∼51)로 이루어지는 정화 케이싱(40)과, 상기 정화 케이싱(40) 내의 배기가스 압력을 검출하는 배기가스 압력 센서(81)를 구비하고 있고, 상기 정화 케이싱(40)에 배기압 센서 파이프(88∼91)를 통해서 상기 배기가스 압력 센서(81)가 접속되어 있는 배기가스 정화 장치(2)에 있어서, 상기 배기압 센서 파이프(88∼91)의 일단측에 있는 체결 보스체(123, 124)에 배플체(125, 126)가 설치되어 있고, 상기 정화 케이싱(40)에 상기 배플체(125, 126)를 록킹시켜서 상기 체결 보스체(123, 124)를 체결하도록 구성되어 있기 때문에, 상기 정화 케이싱(40)에 상기 체결 보스체(123, 124)를 체결할 때에는 상기 정화 케이싱(40)에 상기 배플체(125, 126)가 록킹될 때까지 상기 체결 보스체(123, 124)를 돌려 넣으면 좋다. 그 결과, 상기 배기압 센서 파이프(88∼91)를 반드시 소정의 자세로 유지한 후에 상기 정화 케이싱(40)에 고정할 수 있어서 상기 배기압 센서 파이프(88∼91)의 장착 작업성을 각별히 향상시킬 수 있다.
상기 기재 및 도 13 및 도 14로부터 명백해지듯이, 상기 각 정화 케이스(46∼51)는 상기 각 필터체(43, 44)를 내장하는 복수의 내측 케이스(46, 48, 50)와, 상기 각 내측 케이스(46, 48, 50)를 수용하는 복수의 외측 케이스(47, 49, 51)에 의해 구성되어 있고, 상기 정화 입구관(41)은 2중 통구조로 구성되어 있기 때문에, 상기 정화 케이싱(40)뿐만 아니라 상기 정화 입구관(41)에 있어서도 단열 성능이 향상된다. 따라서, 상기 정화 케이싱(40) 내에서의 배기가스의 온도 저하를 억제할 수 있다. 또한, 상기 엔진(1)의 배치 스페이스(예를 들면 작업 기계의 보닛) 내의 온도 상승을 방지하여 히트 밸런스 악화를 억제할 수 있다.
상기 기재 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 상기 정화 출구관(42)은 상기 정화 케이싱(40)을 관통하고 있고, 상기 정화 출구관(40)의 폐쇄측의 단부가 2중 벽구조로 구성되어 있기 때문에, 상기 정화 케이싱(40) 및 상기 정화 입구관(41)뿐만 아니라 상기 정화 출구관(42)에 있어서도 단열 성능이 향상된다. 따라서, 상기 정화 케이싱(40) 내에서의 배기가스의 온도 저하를 보다 한층 억제할 수 있다. 또한, 상기 엔진(1)의 배치 스페이스(예를 들면, 작업 기계의 보닛) 내의 온도 상승을 방지하여 히트 밸런스 악화를 보다 확실하게 억제할 수 있다.
다음에, 도 16∼도 21을 참조하면서 커먼 레일식 엔진(1)에 있어서의 배기가스 정화 장치(2)의 탑재 형태의 다른 예와, 상기 다른 예에 사용한 배기가스 정화 장치(2)의 구조에 대해서 설명한다. 우선은 배기가스 정화 장치(2)에 대해서 설명한다. 배기가스 정화 장치(2)는 정화 입구관(236)을 갖는 정화 케이싱(238)을 구비한다. 정화 케이싱(238)의 내부에 이산화질소(NO2)를 생성하는 백금 등의 디젤 산화 촉매(239)(필터체)와, 포집한 입자상 물질(PM)을 비교적 저온에서 연속적으로 산화 제거하는 허니콤 구조의 매연 필터(240)(필터체)를 배기가스 이동 방향으로 직렬로 배열하여 있다. 또한, 정화 케이싱(238)의 배기가스 출구(238a)에 도시하지 않은 배기관을 통해서 소음기를 연결하고, 상기 소음기를 통해서 배기가스를 기 외로 배출한다.
상기 구성에 의해, 디젤 산화 촉매(239)의 산화 작용에 의해 생성된 이산화질소(NO2)가 매연 필터(240) 내에 일측 단면(도입측 단면)으로부터 공급된다. 엔진(1)의 배기가스 중에 포함된 입자상 물질(PM)은 매연 필터(240)에 포집되고, 이산화질소(NO2)에 의해 연속적으로 산화 제거된다. 엔진(1)의 배기가스 중의 입상 물질(PM)의 제거에 추가하여, 엔진(1)의 배기가스 중의 일산화탄소(CO)나 탄화수소(HC)의 함유량이 저감된다.
정화 케이싱(238)의 배기 상류측의 외주부에 정화 입구관(236)이 설치되어 있다. 정화 케이싱(238)의 배기 하류측의 단부에는 덮개체(300)가 용접 고정되어 있다. 정화 케이싱(238)의 배기 하류측의 단부를 덮개체(300)에 의해 폐쇄하여 있다. 덮개체(300)의 대략 중앙부에 배기가스 출구(238a)가 개구되어 있다. 덮개체(300)의 내면측에는 정화 케이싱(238) 내부로의 이물 삽입을 저지하는 방해판(301)이 설치되어 있다(도 22 및 도 23 참조). 방해판(301)은 펀칭 메탈제나 철망제라고 하는 통풍성 커버로 구성되어 있다. 실시형태의 방해판(301)에는 다수의 소공이 뚫려 있다. 가령 배기관(도시 생략)을 제거했다고 하여도 배기가스 출구(238a)는 방해판(301)에 의해 내측에서 커버되게 되고, 방해판(301)의 존재에 의해 정화 케이싱(238) 내부로의 이물 삽입을 저지할 수 있다. 따라서, 예를 들면 압력 손실 저감을 위해서나, 못된 장난 등으로 배기가스 출구(238a)로부터 막대 등의 이물을 집어넣어 정화 케이싱(238) 내의 매연 필터(240)를 파괴하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 서미스터형의 배기가스 온도 센서(242)가 정화 케이싱(238)에 부설된다. 배기가스 온도 센서(242)로부터는 3개의 센서 배관(242a∼242c)이 연장되어 있다. 각 센서 배관(242a∼242c) 선단의 검출 부분은 디젤 산화 촉매(239)보다 배기 상류측, 디젤 산화 촉매(239)와 매연 필터(240) 사이, 및 매연 필터(240)보다 배기 하류측에 각각 돌입되어 있고, 각각의 공간 내의 배기가스 온도를 검출한다. 상기 배기가스 온도 센서(242)에 의해 배기가스 온도를 전기 신호로 변환하고, 엔진 콘트롤러(도시 생략)에 출력하도록 구성하고 있다.
더욱이, 정화 케이싱(238)에 배기 압력 센서(244)를 부설한다. 매연 필터(240)의 상류측과 하류측 사이의 배기가스의 압력차를 배기 압력 센서(244)에 의해 검출한다. 상기 배기가스의 압력차를 전기 신호로 변환하고, 엔진 콘트롤러(도시 생략)에 출력하도록 구성하고 있다. 매연 필터(240)의 상류측과 하류측 사이의 배기 압력차에 근거하여, 매연 필터(240)에 있어서의 입자상 물질의 퇴적량을 연산하여 매연 필터(240) 내의 막힘 상태를 파악할 수 있게 구성하고 있다.
도 16∼도 21에 나타내는 바와 같이, 정화 케이싱(238)의 출구 협지 플랜지(245)에 센서 브래킷(246)을 볼트 체결하고, 정화 케이싱(238)의 외면측에 센서 브래킷(246)을 배치한다. 전기 배선 커넥터를 일체적으로 설치한 배기 압력 센서(244)가 센서 브래킷(246)에 부착된다. 정화 케이싱(238)의 외측면에 배기 압력 센서(244)가 배치된다. 배기 압력 센서(244)에는 배기압 센서 파이프로서의 상류측 센서 파이프(247) 및 하류측 센서 파이프(248)의 일단측이 각각 접속된다. 정화 케이싱(238) 내의 매연 필터(240)를 사이에 두도록 상류측과 하류측의 각 센서 배관 보스체(249, 250)가 정화 케이싱(238)에 배치된다. 각 센서 배관 보스체(249, 250)에 각 센서 파이프(247, 248)의 타단측에 설치된 체결 보스체(305, 306)가 관조인트 볼트(307)를 통해서 체결된다.
실시형태의 정화 케이싱(238)은 2중 통구조로 구성되어 있다(도 22 참조). 각 센서 배관 보스체(249, 250)는 정화 케이싱(238)의 내통측에 매연 필터(240)를 사이에 두는 위치 관계로 용접 고정되어 있다. 각 센서 배관 보스체(249, 250)의 외향으로 돌출단측은 정화 케이싱(238)의 외통측(외주측)에 형성된 개구 구멍(309, 310)으로부터 반경 외향으로 돌출되어 있다. 각 센서 파이프(247, 248)의 체결 보스체(305, 306)에는 후크상의 배플체(311, 312)가 설치되어 있다. 센서 배관 보스체(249, 250)에 관조인트 볼트(307)를 통해서 체결 보스체(305, 306)를 체결할 때에는 정화 케이싱(238)의 개구 구멍(309, 310)의 가장자리부에 배플체(311, 312)가 록킹될 때까지, 센서 배관 보스체(249, 250)에 체결 보스체(305, 306)을 돌려 넣는다. 이것에 의해, 각 센서 파이프(247, 248)가 반드시 센서 브래킷(246)(더 나아가서는 배기 압력 센서(244))을 향해서 연장되는 동일한 자세로 센서 배관 보스체(249, 250)에 체결 보스체(305, 306)가 고정되게 되어, 각 센서 파이프(247, 248)의 장착 작업성을 각별히 향상시킬 수 있다.
상기 구성에 의해, 매연 필터(240)의 유입측의 배기가스 압력과 매연 필터(240)의 유출측의 배기가스 압력의 차(배기가스의 차압)가 배기 압력 센서(244)를 통해서 검출된다. 매연 필터(240)에 포집된 배기가스 중의 입자상 물질의 잔류량이 배기가스의 차압에 비례하기 때문에, 매연 필터(240)에 잔류하는 입자상 물질의 양이 소정 이상으로 증가했을 때에, 배기 압력 센서(244)의 검출 결과에 근거하여 매연 필터(240)의 입자상 물질량을 감소시키는 재생 제어(예를 들면 배기 온도를 상승시키는 제어)가 실행된다. 또한, 재생 제어 가능 범위 이상으로 입자상 물질의 잔류량이 더욱 증가했을 때에는 정화 케이싱(238)을 착탈 분해하여 매연 필터(240)를 청소하고, 입자상 물질을 인위적으로 제거하는 메인터넌스 작업이 행해진다.
또한, 배기가스 온도 센서(242)의 전기 배선 커넥터(253)를 센서 브래킷(246)에 고착한다. 배기 압력 센서(244)의 전기 배선 커넥터와 배기가스 온도 센서(242)의 전기 배선 커넥터(253)의 각 접속 방향을 동일 방향을 향한 자세에서 상기 각 커넥터(253)를 지지한다.
다음에, 엔진(1)에 배기가스 정화 장치(2)를 부설하는 구조에 대해서 설명한다. 도 16∼도 21에 나타내는 원동기로서의 엔진(1)은 도 1∼도 6에 나타내는 바와 기본적으로 같은 구성이다. 배기 매니폴드(7)에 터보 과급기(291)를 설치한다. 배기 매니폴드(7)와 터보 과급기(291)에 상기 하우징 지지체(292)가 볼트 체결되어 있다. 하우징 지지체(292)에 대하여 배기가스 정화 장치(2)의 전후 방향의 부착 위치를 전후동 가능하게 조절할 수 있다. 하우징 지지체(292)의 중공부를 통해서 엔진(1)의 배기가스를 배기 매니폴드(7)로부터 배기가스 정화 장치(2)로 공급한다.
또한, 입구측 브래킷체(293)와 출구측 브래킷체(294)를 설치한다. 배기가스 정화 장치(2)의 배기가스 이동 방향과 엔진(1)의 크랭크축(3) 축심선(출력 축심선)을 평행하게 형성한다. 입구측 브래킷체(293)와 출구측 브래킷체(294)는 크랭크축(3) 축심선과 교차하는 방향으로 광폭으로 형성된 판상으로 형성한다.
실린더 헤드(5)의 전면에 출구측 브래킷체(294)의 두 갈래상 하단부를 볼트 체결시키고, 실린더 헤드(5)의 후면에 입구측 브래킷체(293)의 하단부를 볼트 체결한다. 실린더 헤드(5)의 전면과 후면의 2면에 출구측 브래킷체(294)와 입구측 브래킷체(293)를 세워서 설치한다. 출구측 브래킷체(294)와 입구측 브래킷체(293)에 의해, 엔진(1)의 실린더 헤드(5)에 가스 정화 하우징(60)의 배기가스 입구측과 배기가스 출구측을 각각 지지시키고 있다.
또한, 본원발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 각종 형태로 구체화할 수 있다. 본원발명에 있어서의 각 부의 구성은 도시한 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본원발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변경이 가능하다.
1: 엔진 2: DPF(배기가스 정화 장치)
40: 정화 케이싱 41: 정화 입구관
42: 정화 출구관 43: 디젤 산화 촉매
44: 매연 필터 46: 촉매 내측 케이스
47: 촉매 외측 케이스 48: 필터 내측 케이스
49: 필터 외측 케이스 55: 배기가스 입구
56: 촉매 플랜지 57: 필터 입구 플랜지
59, 60: 중앙 협지 플랜지 70: 필터 출구 플랜지
71: 소음 플랜지 73, 74: 출구 협지 플랜지
81: 배기가스 압력 센서 88: 상류 센서 배관
89: 하류 센서 배관 90: 상류 관조인트체
91: 하류 관조인트체 92: 압력용 보스체
93: 관조인트 볼트 101: 서스펜딩체
102: 서스펜딩 금구 103, 104: 개구 구멍
121, 122: 개구 구멍 123, 124: 체결 보스체
125, 126: 배플체 238: 정화 케이싱
238a: 배기가스 출구 239: 디젤 산화 촉매(필터체)
240: 매연 필터(필터체) 244: 배기 압력 센서
246: 센서 브래킷 247: 상류측 센서 파이프
248: 하류측 센서 파이프 249, 250: 센서 배관 보스체
300: 덮개체 301: 방해판
305, 306: 체결 보스체 307: 관조인트 볼트
309, 310: 개구 구멍 311, 312: 배플체

Claims (8)

  1. 엔진이 배출한 배기가스를 정화하는 복수의 필터체와 상기 각 필터체를 내장하는 복수의 정화 케이스로 이루어지는 정화 케이싱을 구비하고 있는 배기가스 정화 장치에 있어서,
    상기 각 정화 케이스를 배기가스 이동 방향으로 나란히 후판 플랜지에 의해 연결함으로써 상기 정화 케이싱이 구성되어 있고, 상기 후판 플랜지에 서스펜딩체가 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정화 케이싱의 배기가스 이동 방향 일단측에 상기 서스펜딩체가 배치되는 한편, 상기 정화 케이싱의 배기가스 이동 방향 타단측에 서스펜딩 금구가 배치되어 있고,
    상기 정화 케이싱의 배기가스 이동 방향의 길이축선과 교차하는 방향으로 각각의 개구 구멍이 위치하도록 상기 서스펜딩체와 상기 서스펜딩 금구를 배기가스 이동 방향의 양측에 이간시켜서 대치시키고 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 정화 케이싱의 배기가스 이동 방향의 길이축선 주변으로 상기 후판 플랜지의 부착 위상을 변경가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정화 케이싱 내의 배기가스 압력을 검출하는 배기가스 압력 센서를 구비하고 있고, 상기 정화 케이싱에 배기압 센서 파이프를 통해서 상기 배기가스 압력 센서가 접속되어 있는 구조로서,
    상기 배기압 센서 파이프의 일단측에 있는 체결 보스체에 배플체가 설치되어 있고, 상기 정화 케이싱에 상기 배플체를 록킹시켜서 상기 체결 보스체를 체결하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 각 정화 케이스는 상기 각 필터체를 내장하는 복수의 내측 케이스와 상기 각 내측 케이스를 수용하는 복수의 외측 케이스에 의해 2중 통구조로 구성되어 있고,
    상기 내측 케이스에 압력용 보스체가 부착되어 있고, 상기 압력용 보스체는 상기 외측 케이스에 형성된 개구 구멍으로부터 외향으로 돌출되어 있고, 상기 배기압 센서 파이프의 상기 체결 보스체를 상기 압력용 보스체에 체결함에 있어서 상기 배플체를 상기 외측 케이스의 상기 개구 구멍에 록킹시키는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 정화 케이싱에는 정화 입구관 및 정화 출구관을 갖고 있고, 상기 정화 입구관은 2중 통구조로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 정화 출구관은 상기 정화 케이싱을 관통하고 있고, 상기 정화 출구관의 폐쇄측의 단부는 2중 벽구조로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정화 케이싱의 배기 하류측을 폐쇄하는 덮개체에 배기가스 출구가 개구되어 있고, 상기 덮개체의 내면측에 상기 정화 케이싱 내부로의 이물 삽입을 저지하는 방해판이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
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