KR20160134642A - 엔진 장치 - Google Patents

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KR20160134642A
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KR
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exhaust gas
exhaust
engine
pipe
diesel engine
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KR1020167019064A
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English (en)
Inventor
마사타카 미츠다
Original Assignee
얀마 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

배기가스 정화 장치를 구비하는 것으로써, 엔진 탑재 스페이스 내에 효율적으로 배치 가능하게 하는 엔진 장치를 제공하는 것을 과제로 하고 있다. 디젤 엔진(1)은 그 배기가스를 처리하는 배기가스 정화 장치(2)를 구비하고, 디젤 엔진(1)의 상면측에 배기가스 정화 장치(2)를 배치하고 있다. 디젤 엔진(1)의 크랭크축(3)에 배기가스 정화 장치(2)의 길이 방향을 직교시키고 있다. 디젤 엔진(1)의 배기 매니폴드(7)와 배기가스 정화 장치(2)의 배기가스 입구(36) 사이에 배기 스로틀 장치(65)를 설치한다.

Description

엔진 장치{ENGINE DEVICE}
본원 발명은 배기가스 정화 장치를 설치한 디젤 엔진 등의 엔진 장치에 관한 것이고, 보다 상세하게는 예를 들면, 휠 로더 또는 백호우 또는 포크리프트카 또는 트랙터 또는 엔진 발전기 등의 작업 기계에 탑재되는 엔진 장치에 관한 것이다.
종래부터, 엔진의 배기 경로 중에 배기가스 정화 장치(디젤 파티큘레이터 필터)를 설치하여 배기가스 정화 장치의 산화 촉매 또는 매연 필터 등에 의해, 디젤 엔진으로부터 배출된 배기가스를 정화 처리하는 기술을 개발하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 또한, 최근에는 환경 대책을 위해 건설기계나 농업기계 등의 작업 기계의 분야에 있어서도, 그 기계에 사용되는 디젤 엔진에 배기가스 정화 장치를 설치하는 것이 요구되고 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).
일본 특허공개 2000-145430호 공보 일본 특허공개 2007-182705호 공보
그런데, 배기가스 정화 장치를 설치했을 경우, 엔진의 배기 경로 중에 배기가스 정화 장치를 소음기(머플러) 대신에 단순히 배치한 것으로는 소음기에 비해서 배기가스 정화 장치가 현격히 무겁다. 그 때문에, 특허문헌 2에 개시되는 건설기계에 있어서의 소음기의 지지 구조를 배기가스 정화 장치의 지지 구조에 유용했다고 해도, 배기가스 정화 장치를 안정적으로 장착할 수 없다고 하는 문제가 있다. 특히, 휠 로더와 같은 작업 기계에서는 주위와의 접촉 방지를 위해서 선회 반경을 작게 하기 위해 주행 기체 자체의 콤팩트화가 요구되어, 엔진 탑재 스페이스에 제약이 있다.
그래서, 본원 발명은 이것들의 현재의 상태를 검토해서 개선을 실시한 엔진 장치를 제공하려고 하는 것이다.
청구항 1의 발명은 엔진의 배기가스를 처리하는 배기가스 정화 장치를 구비하고, 상기 엔진의 상면측에 상기 배기가스 정화 장치를 배치하는 엔진 장치에 있어서, 상기 엔진의 크랭크축에 상기 배기가스 정화 장치의 길이 방향을 직교시키고, 상기 엔진의 배기 매니폴드와 상기 배기가스 정화 장치의 배기가스 입구 사이에 배기 스로틀 장치를 설치한 것이다.
청구항 2의 발명은 청구항 1에 기재된 엔진 장치에 있어서, 상기 배기 스로틀 장치의 상면측에 중계관을 체결하고, 상기 배기 매니폴드에 대하여 상기 배기 스로틀 장치와 상기 중계관을 다층상으로 배치하여 최상층부의 상기 중계관에 상기 배기가스 정화 장치의 배기가스 입구를 연결한 것이다.
청구항 3의 발명은 청구항 1 또는 2에 기재된 엔진 장치에 있어서, 상기 배기 스로틀 장치에 엔진 컨트롤러를 출력 접속시켜서 상기 배기가스 정화 장치의 재생시에 상기 배기 스로틀 장치의 개방도 제어를 실행 가능하게 구성한 것이다.
청구항 4의 발명은 청구항 1~3 중 어느 한 항에 기재된 엔진 장치에 있어서, 상기 엔진 등이 탑재되는 본기 프레임에 대향 설치시키는 상기 배기가스 정화 장치의 일측면과 상기 배기 스로틀 장치의 외측면을 동일 높이의 면으로 형성한 것이다.
(발명의 효과)
청구항 1의 발명에 의하면, 엔진의 배기가스를 처리하는 배기가스 정화 장치를 구비하고, 상기 엔진의 상면측에 상기 배기가스 정화 장치를 배치하는 엔진 장치에 있어서, 상기 엔진의 크랭크축에 상기 배기가스 정화 장치의 길이 방향을 직교시키고, 상기 엔진의 배기 매니폴드와 상기 배기가스 정화 장치의 배기가스 입구 사이에 배기 스로틀 장치를 설치한 것이기 때문에, 상기 본기 프레임으로 상기 엔진을 둘러싸는 엔진룸 구조를 간단하게 구성할 수 있는 것이면서 상기 배기가스 정화 장치가 배치된 상기 엔진의 장착 작업성을 용이하게 향상시킬 수 있다.
청구항 2의 발명에 의하면, 상기 배기 스로틀 장치의 상면측에 중계관을 체결하고, 상기 배기 매니폴드에 대하여 상기 배기 스로틀 장치와 상기 중계관을 다층상으로 배치하여 최상층부의 상기 중계관에 상기 배기가스 정화 장치의 배기가스 입구를 연결한 것이기 때문에, 상기 배기 매니폴드와 상기 배기가스 정화 장치 사이에 상기 배기 스로틀 장치를 콤팩트하게 근접 배치할 수 있다. 따라서, 한정된 엔진 설치 스페이스에 상기 배기 스로틀 장치를 콤팩트하게 장착할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 중계관 형상을 변경하는 것만으로 상기 배기가스 정화 장치를 소정 위치에 용이하게 배치할 수 있다.
청구항 3의 발명에 의하면, 상기 배기 스로틀 장치에 엔진 컨트롤러를 출력 접속시켜서 상기 배기가스 정화 장치의 재생시에 상기 배기 스로틀 장치의 개방도 제어를 실행 가능하게 구성한 것이기 때문에, 저부하가 많은 프론트 로더 작업 등에 있어서도 출력 부하의 많고 적음에 관계없이 상기 배기가스 정화 장치를 적정하게 재생할 수 있다.
청구항 4의 발명에 의하면, 상기 엔진 등이 탑재되는 본기 프레임에 대향 설치시키는 상기 배기가스 정화 장치의 일측면과 상기 배기 스로틀 장치의 외측면을 동일 높이의 면으로 형성한 것이기 때문에, 상기 본기 프레임으로 상기 엔진을 둘러싸는 엔진룸 구조를 간단하게 구성할 수 있는 것이면서 상기 배기가스 정화 장치가 배치된 상기 엔진의 장착 작업성을 용이하게 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 본기 프레임의 평탄한 수직상 벽면에 대면시켜서 상기 배기가스 정화 장치의 일측면과 상기 배기 스로틀 장치의 외측면을 콤팩트하게 근접 배치할 수 있어, 한정된 엔진룸 스페이스에 상기 엔진을 콤팩트하게 장착할 수 있다.
도 1은 본원 발명의 제 1 실시형태의 디젤 엔진의 우측면도이다.
도 2는 동 좌측면도이다.
도 3은 동 평면도이다.
도 4는 동 배면도이다.
도 5는 동 정면도이다.
도 6은 오일 필터를 분리한 디젤 엔진의 좌측면도이다.
도 7은 오일 필터를 분리한 디젤 엔진의 평면도이다.
도 8은 본원 발명의 디젤 엔진의 정면 사시도이다.
도 9는 동 배면 사시도이다.
도 10은 동 평면 사시도의 확대도이다.
도 11은 도 3의 부분 확대도이다.
도 12는 배기가스 정화 장치의 외관 사시도이다.
도 13은 배기가스 정화 장치의 조립(분해) 설명도이다.
도 14는 플라이휠 하우징 상의 부착부의 구성을 설명하기 위한 확대도이다.
도 15는 본원 발명의 제 1 실시형태의 다른 예가 되는 디젤 엔진의 우측면도이다.
도 16은 본원 발명의 제 1 실시형태의 디젤 엔진의 우측면에 있어서의 일부 확대도이며, (a)가 도 1에 나타내는 구성의 일부 확대도이며, (b)가 도 15에 나타내는 구성의 일부 확대도이다.
도 17은 도 15의 디젤 엔진에 있어서의 배기가스 정화 장치의 조립(분해) 설명도이다.
도 18은 도 15의 디젤 엔진에 있어서의 플라이휠 하우징 상의 부착부의 구성을 설명하기 위한 확대도이다.
도 19는 본원 발명의 제 2 실시형태의 디젤 엔진의 우측면도이다.
도 20은 동 좌측면도이다.
도 21은 동 평면도이다.
도 22는 동 배면도이다.
도 23은 동 정면도이다.
도 24는 도 20의 부분 확대도이다.
도 25는 엔진 컨트롤러의 기능 블럭도이다.
도 26은 제 1 실시형태의 디젤 엔진을 탑재한 작업 기계의 일례가 되는 휠 로더의 좌측면도이다.
도 27은 동 휠 로더의 평면도이다.
도 28은 시트 프레임의 회전을 설명하기 위한 동 휠 로더의 우측면의 확대도이다.
도 29는 보닛 커버의 회전을 설명하기 위한 동 휠 로더의 우측면의 확대도이다.
도 30은 제 1 실시형태의 디젤 엔진을 탑재한 작업 기계의 다른 예가 되는 포크리프트카의 측면도이다.
도 31은 동 포크리프트카의 평면도이다.
도 32는 제 2 실시형태의 디젤 엔진을 탑재한 작업 기계의 일례가 되는 정치형 작업기의 사시도이다.
도 33은 동 정치형 작업기의 기체 케이싱을 단면한 평면도이다.
도 34는 동 기체 케이싱을 단면한 측면도이다.
도 35는 제 2 실시형태의 디젤 엔진을 탑재한 작업 기계의 다른 예가 되는 트랙터의 측면도이다.
도 36은 동 트랙터의 평면도이다.
이하, 도 1~도 18을 참조하여 본원 발명의 제 1 실시형태가 되는 엔진 장치를 도면에 의거하여 설명한다. 또한, 이하에서는 본 실시형태에 있어서의 작업 기계로서 로더 장치를 작업부로서 구비하는 휠 로더를 일례로 들고, 그 구성의 상세를 설명한다.
우선, 도 1~도 11을 참조하여 본 실시형태의 엔진 장치에 대해서 후술의 휠 로더(211)(도 26 및 도 27 참조) 등의 작업 기계에 원동기로서 탑재되는 디젤 엔진(1)을 예로 들어서 이하에 설명한다. 상기한 바와 같이, 디젤 엔진(1)은 배기 스로틀 장치(65)를 통해서 접속되는 배기가스 정화 장치(2)를 구비한다. 배기가스 정화 장치(2)는 디젤 엔진(1)의 배기가스 중의 입자상 물질(PM)의 제거에 추가하여, 디젤 엔진(1)의 배기가스 중의 일산화탄소(CO)나 탄화수소(HC)를 저감하는 작용을 구비한다.
디젤 엔진(1)은 엔진 출력용 크랭크축(3)과 피스톤(도시 생략)을 내장하는 실린더 블록(4)을 구비한다. 실린더 블록(4)에 실린더 헤드(5)를 상부 적재하고 있다. 실린더 헤드(5)의 좌측면에 흡기 매니폴드(6)를 배치한다. 실린더 헤드(5)의 우측면에 배기 매니폴드(7)를 배치한다. 실린더 헤드(5)의 상측면에 헤드 커버(8)를 배치한다. 실린더 블록(4)의 뒤측면에 냉각팬(9)을 설치한다. 실린더 블록(4) 앞측면에 플라이휠 하우징(10)을 설치한다. 플라이휠 하우징(10) 내에 플라이휠(11)을 배치한다. 크랭크축(3)(엔진 출력축)에 플라이휠(11)을 축지지한다. 작업 차량(백호우나 포크리프트 등)의 작동부에 크랭크축(3)을 통해서 디젤 엔진(1)의 동력을 인출하도록 구성하고 있다.
또한, 실린더 블록(4)의 하면에는 오일팬(12)을 배치한다. 오일팬(12) 내에는 윤활유가 저류되어 있다. 오일팬(12) 내의 윤활유는 실린더 블록(4) 내에 있어서의 좌측면 근처의 부위에 배치된 오일 펌프(도시 생략)로 흡인되어, 실린더 블록(4)의 좌측면에 배치된 오일 쿨러(18) 및 오일 필터(13)를 통해서 디젤 엔진(1)의 각 윤활부에 공급된다. 각 윤활부에 공급된 윤활유는 그 후 오일팬(12)으로 되돌아온다. 오일 펌프(도시 생략)는 크랭크축(3)의 회전으로 구동하도록 구성되어 있다. 오일 쿨러(18)는 냉각수로 윤활유를 냉각하기 위한 것인다.
오일 쿨러(18)는 도 2 및 도 4에 나타내는 바와 같이 실린더 블록(4)의 좌측면에, 오일팬(12)의 상방에 부착되어 있다. 오일 쿨러(18)는 그 하방에 냉각수 배관(18a, 18b)이 접속되어 있고, 그 내부를 냉각수가 순환하는 구조를 갖는다. 또한, 오일 쿨러(18)는 냉각수 배관(18a, 18b)과의 냉각수 배관 접속부(18c)의 상방에 오일 배관(13a, 13b)과 접속되는 오일 배관 접속부(18d)를 갖는다. 따라서, 오일 쿨러(18)는 오일 배관(13a, 13b)과 오일 배관 접속부(18d)로 연결됨으로써 실린더 블록(4) 상방에 배치된 오일 필터(13)와 접속한다.
오일 필터(13)는 도 2~도 4에 나타내는 바와 같이, 실린더 헤드(5)의 좌측면으로부터 좌측으로 이간시킨 위치에 배치되어 있다. 오일 필터(13)는 헤드 커버(8)와 거의 동일 높이 위치에 배치되고, 실린더 블록(4)의 좌측면 하측의 오일 쿨러(18)에 대하여 원격 배치되어 있다. 또한, 오일 필터(13)는 오일 배관(13a, 13b)과 접속하는 오일 배관 접속부(13c)를 상측으로 하고, 윤활유의 불순물을 제거하는 필터부(13d)를 하측으로 하는 구성을 구비한다. 즉, 오일 필터(13)는 디젤 엔진(1)의 좌측면보다 이간시킨 위치에 배치됨과 아울러, 디젤 엔진(1)의 상면 높이[헤드 커버(9) 상면의 높이]보다 높은 위치에서 오일 배관(13a, 13b)과 연결되어 있다.
따라서, 도 4에 나타내는 바와 같이 디젤 엔진(1)을 기체 프레임(94)에 탑재시켰을 때에, 기체 프레임(94)의 외측에 오일 필터(13)를 배치할 수 있다. 즉, 디젤 엔진(1)의 좌측면이 기체 프레임(94)의 내측면에 덮이는 한편으로, 오일 필터(13)는 기체 프레임(94)의 외측에 배치된다. 그리고, 오일 배관(13a, 13b)이 기체 프레임(94)의 내측면을 따르도록 하여 하측으로부터 상측을 향해서 배관하고 있음으로서, 기체 프레임(94)의 상측이 되는 위치에서 오일 필터(13)가 오일 쿨러(18)와 연결된다. 이것에 의해, 오일 필터(13)의 필터부(13d)의 교환시에 작업자는 기체 프레임(94)의 외측에서 작업할 수 있기 때문에, 그 작업성이나 메인터넌스성을 향상시킬 수 있다.
도 2 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 실린더 블록(4)의 좌측면 중 오일 쿨러(18)의 상방[흡기 매니폴드(6)의 하방]에는 연료를 공급하기 위한 연료 공급 펌프(14)를 부착한다. 전자 개폐 제어형의 연료 분사 밸브(도시 생략)를 갖는 4기통분의 각 인젝터(15)를 디젤 엔진(1)에 설치한다. 각 인젝터(15)에 연료 공급 펌프(14) 및 원통상의 커먼 레일(16) 및 연료 필터(도시 생략)를 통해서 작업 차량에 탑재되는 연료 탱크(도시 생략)를 접속한다.
상기 연료 탱크의 연료가 연료 공급 펌프(14)로부터 커먼 레일(16)에 압송되어, 고압의 연료가 커먼 레일(16)에 축적된다. 각 인젝터(15)의 연료 분사 밸브를 각각 개폐 제어함으로써, 커먼 레일(16) 내의 고압의 연료가 각 인젝터(15)로부터 디젤 엔진(1)의 각 기통에 분사된다.
실린더 블록(4)의 후면 우측 근처 부위에는 도 1 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 냉각수 순환용의 냉각수 펌프(21)가 냉각팬(9)의 팬축과 동축상에 배치되어 있다. 크랭크축(3)의 회전으로 냉각팬 구동용 V벨트(22)를 통해서, 냉각팬(9)과 함께 냉각수 펌프(21)가 구동된다. 작업 차량에 탑재되는 라디에이터(24) 내의 냉각수가 냉각수 펌프(21)의 구동으로 냉각수 펌프(21)에 공급된다. 그리고, 실린더 블록(4) 및 실린더 헤드(5)에 냉각수가 공급되어, 디젤 엔진(1)을 냉각한다. 또한, 냉각수 펌프(21)의 우측방에는 얼터네이터(23)가 설치되어 있다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 실린더 블록(4)의 좌우측 면에 기관 다리 부착부(19)가 각각 설치되어 있다. 각 기관 다리 부착부(19)에는 방진 고무를 가짐과 아울러 기체 프레임(94)의 좌우 측벽에 연결된 기관 다리체(도시 생략)가 각각 볼트 체결된다. 디젤 엔진(1)은 각 기관 다리체(도시 생략)를 통해서, 작업 차량에 있어서의 주행 기체의 기체 프레임(94)에 방진 지지된다. 이것에 의해, 디젤 엔진(1)의 진동이 기체 프레임(94)에 전달되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 도 1~도 8을 참조하여 EGR 장치(26)(배기가스 재순환 장치)를 설명한다. 위쪽으로 돌출된 흡기 매니폴드(6)의 입구부에 EGR 장치(26)(배기가스 재순환 장치)를 통해서 에어클리너(32)(도 7 참조)를 연결한다. 새 공기(외부 공기)가 에어클리너(32)로부터 EGR 장치(26)를 통해서 흡기 매니폴드(6)로 이송된다. EGR 장치(26)는 디젤 엔진의 배기가스의 일부(배기 매니폴드로부터의 EGR 가스)와 새 공기[에어클리너(32)로부터의 외부 공기]를 혼합시켜서 흡기 매니폴드(6)에 공급하는 EGR 본체 케이스(27)(콜렉터)와, 에어클리너(32)에 흡기관(33)을 통해서 EGR 본체 케이스(27)를 연통시키는 흡기 스로틀 부재(28)와, 배기 매니폴드(7)에 EGR 쿨러(29)를 통해서 접속되는 환류관로로서의 재순환 배기가스관(30)과, 재순환 배기가스관(30)에 EGR 본체 케이스(27)를 연통시키는 EGR 밸브 부재(31)를 구비하고 있다.
즉, 흡기 매니폴드(6)와 새 공기 도입용의 흡기 스로틀 부재(28)가 EGR 본체 케이스(27)를 통해서 접속되어 있다. 그리고, EGR 본체 케이스(27)에는 배기 매니폴드(7)로부터 연장되는 재순환 배기가스관(30)의 출구측이 연통하고 있다. EGR 본체 케이스(27)는 긴 통형상으로 형성되어 있다. 흡기 스로틀 부재(28)는 EGR 본체 케이스(27)의 길이 방향의 일단부에 볼트 체결되어 있다. EGR 본체 케이스(27)의 하향의 개구 단부가 흡기 매니폴드(6)의 입구부에 착탈 가능하게 볼트 체결되어 있다.
또한, 재순환 배기가스관(30)의 출구측이 EGR 밸브 부재(31)를 통해서 EGR 본체 케이스(27)에 연결되어 있다. 재순환 배기가스관(30)의 입구측은 EGR 쿨러(29)를 통해서 배기 매니폴드(7)의 하면측에 연결되어 있다. 재순환 배기가스관(30)은 플라이휠 하우징(10) 상방에서 실린더 헤드(5)의 앞면을 우회하도록 배관된다. 또한, EGR 밸브 부재(31) 내의 EGR 밸브(도시 생략)의 개방도를 조절함으로써, EGR 본체 케이스(27)로의 EGR 가스의 공급량을 조절한다.
상기 구성에 의해, 에어클리너(32)로부터 흡기 스로틀 부재(28)를 통해서 EGR 본체 케이스(27) 내에 새 공기(외부 공기)를 공급하는 한편, 배기 매니폴드(7)로부터 EGR 밸브 부재(31)를 통해서 EGR 본체 케이스(27) 내에 EGR 가스(배기 매니폴드로부터 배출되는 배기가스의 일부)를 공급한다. 에어클리너(32)로부터의 새 공기와 배기 매니폴드(7)로부터의 EGR 가스가 EGR 본체 케이스(27) 내에서 혼합된 후, EGR 본체 케이스(27) 내의 혼합 가스가 흡기 매니폴드(6)에 공급된다. 즉, 디젤 엔진(1)으로부터 배기 매니폴드(7)에 배출된 배기가스의 일부가 흡기 매니폴드(6)로부터 디젤 엔진(1)으로 환류됨으로써, 고부하 운전시의 최고 연소 온도가 저하하고 디젤 엔진(1)으로부터의 NOx(질소산화물)의 배출량이 저감된다.
상기한 바와 같이 EGR 쿨러(29)가 배치될 때, 배기 매니폴드(7)에 EGR 가스 인출관(61)을 일체적으로 형성한다. 또한, 배기 매니폴드(7)에 관이음매 부재(62)를 볼트 체결한다. EGR 쿨러(29)의 EGR 가스 입구부를 EGR 가스 인출관(61)으로 지지함과 아울러, 재순환 배기가스관(30)을 접속하는 관이음매 부재(62)로 EGR 쿨러(29)의 EGR 가스 출구부를 지지함으로써, EGR 쿨러(29)는 실린더 블록(4)(구체적으로는 좌측면)으로부터 이간해서 배치된다.
또한, 관이음매 부재(62)와 연결된 재순환 배기가스관(30)은 도 1~도 3, 및 도 6~도 8에 나타내는 바와 같이, 배기가스 정화 장치(2)의 정화 입구관(36)의 하측을 빠져나가도록 하여 실린더 헤드(5) 앞면을 향해서 배관된다. 즉, 재순환 배기가스관(30)과 정화 입구관(36)이 플라이휠 하우징(10)의 상방에서, 정화 입구관(36)이 상측이 되도록 교차한다. 따라서, 실린더 헤드(5) 전방에 있어서의 플라이휠 하우징(10) 상방에서는 재순환 배기가스관(30)이 실린더 헤드(5)의 우측면으로부터 좌측면을 향해서 연장 설치되는 한편, 정화 입구관(36)이 재순환 배기가스관(30)의 상방을 걸치도록 전후 방향으로 연장 설치된다.
이와 같이, 도 1 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 실린더 블록(4)의 우측면에는 배기 매니폴드(7)의 하방에 EGR 가스 냉각용의 EGR 쿨러(29)를 배치하고 있다. 따라서, 엔진(1)의 일측면을 따르게 하여 배기 매니폴드(7)와 EGR 쿨러(29)를 콤팩트하게 설치할 수 있다. 그리고, 디젤 엔진(1)의 우측방[배기 매니폴드(7)측]에 EGR 쿨러(29) 및 배기 스로틀 장치(65)에 냉각수 펌프(21)를 접속시키는 냉각수 배관 경로를 설치한다. 이것에 의해, 냉각수 펌프(21)로부터의 냉각수는 디젤 엔진(1)의 수냉부에 공급될 뿐만 아니라, 그 일부를 EGR 쿨러(29) 및 배기 스로틀 장치(65)로 이송하도록 구성되어 있다.
또한, 도 1, 도 3~도 5, 및 도 7~도 10에 나타내는 바와 같이, 실린더 헤드(5)의 우측방에 있어서 디젤 엔진(1)의 배기압을 높이는 배기 스로틀 장치(65)를 구비한다. 배기 매니폴드(7)의 배기 출구를 상향으로 개구시키고 있다. 배기 매니폴드(7)의 배기 출구는 디젤 엔진(1)의 배기압을 조절하기 위한 배기 스로틀 장치(65)를 통해서 엘보상의 중계관(66)에 착탈 가능하게 연결되어 있다. 배기 스로틀 장치(65)는 배기 스로틀 밸브를 내장하는 스로틀 밸브 케이스(68)와, 배기 스로틀 밸브를 개방 동작 제어하는 모터(액츄에이터)로부터의 동력 전달 기구 등을 내장하는 액츄에이터 케이스(69)와, 스로틀 밸브 케이스(68)에 액츄에이터 케이스(69)를 연결하는 수냉 케이스(70)를 갖는다. 상기 동력 전달 기구에 의해, 상기 모터는 그 회전축이 스로틀 밸브 케이스(68) 내의 배기 스로틀 밸브의 회전축과 기어 등으로 연동 가능하게 구성된다.
배기 매니폴드(7)의 배기 출구에 스로틀 밸브 케이스(68)를 상부 적재하고, 스로틀 밸브 케이스(68)에 중계관(66)을 상부 적재하고, 4개의 볼트로 배기 매니폴드(7)의 배기 출구체에 스로틀 밸브 케이스(68)를 통해서 중계관(66)을 체결한다. 배기 매니폴드(7)의 배기 출구체에 스로틀 밸브 케이스(68)의 하면측이 고착된다. 스로틀 밸브 케이스(68)의 상면측에 중계관(66)의 하면측 개구부가 고착된다. 배기가스 정화 장치(2)의 정화 입구관(36)에 중계관(66)의 횡방향 개구부를 연결한다.
따라서, 상기한 배기가스 정화 장치(2)에 중계관(66) 및 배기 스로틀 장치(65)를 통해서 배기 매니폴드(7)가 접속된다. 배기 매니폴드(7)의 출구부로부터 스로틀 밸브 케이스(68) 및 중계관(66)을 통해서 배기가스 정화 장치(2) 내로 이동한 배기가스는 배기가스 정화 장치(2)에서 정화된 후, 정화 출구관(37)으로부터 테일 파이프(135)로 이동하여 최종적으로 기체 밖으로 배출되게 된다.
또한, 중계관(66)은 배기 스로틀 장치(65)와 배기가스 정화 장치(2)의 배기 입구관(36)의 사이가 되는 위치에, 배기 매니폴드(7)와 연결하는 연결 지지부(66x)를 구비한다. 연결 지지부(66x)는 중계관(66)의 외주면으로부터 배기 매니폴드(7)를 향해서 돌출시킨 날개상의 플레이트로 구성되어 있고, 배기 매니폴드(7)의 우측면에서 체결되어 있다. 중계관(66)은 배기 입구를 배기 스로틀 장치(65)를 통해서 배기 매니폴드(7)의 배기 출구와 연결함과 동시에, 배기가스가 배기 입구관(36)을 향해서 흐르는 관부를 배기 매니폴드(7)의 측면과 연결하여 배기 매니폴드(7)에 의해 지지된다. 따라서, 중계관(66)은 고강성의 배기 매니폴드(7)에 지지되어 있고, 중계관(66)을 통한 배기가스 정화 장치(2)와의 지지 구조를 고강성으로 구성할 수 있다.
상기 구성에 의해, 배기가스 정화 장치(2)에 있어서의 차압 센서(44)로 검출된 압력차에 의거하여 배기 스로틀 장치(65)의 상기 모터를 작동시킴으로써, 매연 필터(40)의 재생 제어가 실행된다. 즉, 매연이 매연 필터(40)에 퇴적됐을 때에는 배기 스로틀 장치(65)의 배기 스로틀 밸브를 폐쇄 동작시키는 제어로 디젤 엔진(1)의 배기압을 높게 함으로써, 디젤 엔진(1)으로부터 배출되는 배기가스 온도를 고온으로 상승시켜 매연 필터(40)에 퇴적된 매연을 연소한다. 그 결과, 매연이 소실되고 매연 필터(40)가 재생된다.
또한, 부하가 작고 배기가스의 온도가 낮아지기 쉬운 작업(매연이 퇴적되기 쉬운 작업)을 계속해서 행해도, 배기 스로틀 장치(65)를 배기압의 강제 상승으로 배기 승온 기구로서 작용시켜서 매연 필터(40)를 재생할 수 있고, 배기가스 정화 장치(2)의 배기가스 정화 능력을 적정하게 유지할 수 있다. 또한, 매연 필터(40)에 퇴적된 매연을 태우기 위한 버너 등도 불필요하게 된다. 또한, 엔진(1) 시동시에도 배기 스로틀 장치(65)의 제어로 디젤 엔진(1)의 배기압을 높게 함으로써, 디젤 엔진(1)으로부터의 배기가스의 온도를 고온으로 해서 디젤 엔진(1)의 난기를 촉진할 수 있다.
상기한 바와 같이, 배기 스로틀 장치(65)가 상향으로 개구시킨 배기 매니폴드(7)의 배기 출구에 스로틀 밸브 케이스(68)의 배기가스 도입측을 체결함으로써, 중계관(66)이 스로틀 밸브 케이스(68)를 통해서 배기 매니폴드(7)에 접속된다. 따라서, 고강성의 배기 매니폴드(7)에 배기 스로틀 장치(65)를 지지할 수 있고, 배기 스로틀 장치(65)의 지지 구조를 고강성으로 구성할 수 있는 것이면서, 예를 들면 배기 매니폴드(7)에 중계관(66)을 통해서 스로틀 밸브 케이스(68)를 접속하는 구조에 비하여 배기 스로틀 장치(65)의 배기가스 도입측의 용적을 축소하고, 배기 매니폴드(7) 내의 배기압을 고정밀도로 조절할 수 있다. 예를 들면, 배기가스 정화 장치(2) 등에 공급하는 배기가스의 온도를 배기가스의 정화에 알맞은 온도로 간단하게 유지할 수 있다.
또한, 배기 매니폴드(7)의 상면측에 스로틀 밸브 케이스(68)를 체결하고, 스로틀 밸브 케이스(68)의 상면측에 엘보상의 중계관(66)을 체결하고, 배기 매니폴드(7)에 대하여 스로틀 밸브 케이스(68)와 중계관(66)을 다층상으로 배치하여 최상층부의 중계관(66)에 배기관(72)을 연결하고 있다. 따라서, 배기 스로틀 장치(65)의 지지 자세를 변경하지 않고, 또한 중계관(66)의 사양을 변경하지 않고, 예를 들면, 배기가스 정화 장치(2)의 부착 위치 등에 맞춰서 중계관(66)의 부착 자세[배기관(72)의 연결 방향]를 변경할 수 있다.
또한, 배기 매니폴드(7)의 배기 출구를 상향으로 개구하여 배기 매니폴드(7)의 상면측에 스로틀 밸브 케이스(68)를 설치하고, 스로틀 밸브 케이스(68)의 상면측에 스로틀 밸브 가스 출구를 형성함과 아울러, 스로틀 밸브 케이스(68)의 하방에 배기 매니폴드(7)를 사이에 두고 EGR 가스 냉각용의 EGR 쿨러(29)를 배치하고 있다. 따라서, 엔진(1)의 일측면을 따르게 해서 배기 매니폴드(7)와, 배기 스로틀 장치(65)와, EGR 쿨러(29)를 콤팩트하게 설치할 수 있다.
이와 같이, 디젤 엔진(1)은 배기 스로틀 장치(65)의 상면측에 중계관(66)을 체결하고, 배기 매니폴드(7)에 대하여 배기 스로틀 장치(65)와 중계관(66)을 다층상으로 배치하고, 최상층부의 중계관(66)에 배기 스로틀 장치(65)의 배기가스 입구를 연결하고 있다. 따라서, 배기 매니폴드(7)와 배기가스 정화 장치(2) 사이에 배기 스로틀 장치(65)를 콤팩트하게 근접 배치할 수 있고, 한정된 엔진 설치 스페이스에 배기 스로틀 장치(65)를 콤팩트하게 장착할 수 있다. 또한, 중계관(66)의 형상을 변경하는 것만으로 배기가스 정화 장치(2)를 소정 위치에 용이하게 배치할 수 있다.
디젤 엔진(1)의 우측방[배기 매니폴드(7)측]에 설치한 냉각수 배관 경로에 대해서 설명한다. 냉각수 펌프(21)에 일단이 접속된 냉각수 리턴 호스(냉각수 펌프 흡입측 배관)(75)의 타단에 수냉 케이스(70)의 냉각수 출구관(76)을 접속한다. 수냉 케이스(70)의 냉각수 입구관(77)과 일단이 접속된 중계 호스(EGR 쿨러 토출측 배관)(78)의 타단에 EGR 쿨러(29)의 냉각수 배수구를 접속한다. 그리고, EGR 쿨러(29)의 냉각수 도입구가 냉각수 인출 호스(EGR 쿨러 흡입측 배관)(79)를 통해서 실린더 블록(4)에 접속되어 있다.
즉, 냉각수 펌프(21)에 EGR 쿨러(29) 및 배기 스로틀 장치(65)가 직렬로 접속되어 있다. 그리고, 상기 각 호스(75, 78, 79) 등으로 형성하는 냉각수 유통 경로 중에서는 냉각수 펌프(21)와 EGR 쿨러(29) 사이에 배기 스로틀 장치(65)가 배치된다. EGR 쿨러(29)의 하류측에 배기 스로틀 장치(65)가 위치하고 있다. 냉각수 펌프(21)로부터의 냉각수의 일부는 실린더 블록(4)으로부터 EGR 쿨러(29)를 통해서 배기 스로틀 장치(65)에 공급되어 순환하게 된다.
또한, 수냉 케이스(70)는 냉각수 출구관(76) 및 냉각수 입구관(77) 각각을 그 배면측[팬(9)측]으로부터 냉각수 펌프(21)를 향해서 돌출시키고 있다. 즉, 냉각수 출구관(76) 및 냉각수 입구관(77)의 선단이 냉각수 펌프(21)를 향하도록 수냉 케이스(70)가 스로틀 밸브 케이스(68)보다 후측[팬(9)측]에 배치된다. 이것에 의해, 수냉 케이스(70)의 냉각수 출구관(76)을 냉각수 펌프(21)에 접근시켜서 배치할 수 있고, 리턴 호스(75)를 단척으로 형성할 수 있다. 그리고, 냉각수 출구관(76)이 냉각수 입구관(77)의 상측(배기 가스리 출구측)에 배치되어 있다.
상술한 바와 같이, 크랭크축(3)을 사이에 두고 흡기 매니폴드(6)측에 오일 쿨러(18)가, 배기 매니폴드(7)측에 후술하는 EGR 쿨러(29)가 각각 배치되어 있다. 즉, 평면에서 봤을 때에 있어서 디젤 엔진(1)의 크랭크축(3)을 사이에 두고 흡기 매니폴드(6)측에 오일 쿨러(18)가 배치되어 있고 배기 매니폴드(7)측에 EGR 쿨러(29)가 배치되어 있기 때문에, EGR 쿨러(29)용의 냉각수 유통 계통과 오일 쿨러(18)용의 냉각수 유통 계통이 크랭크축(3)을 사이에 두고 좌우 양측으로 나누어지게 된다. 이 때문에, 각각의 냉각수 유통 계통의 배치가 알기 쉽고, 장착 작업성이나 메인터넌스성을 향상시킬 수 있다.
배기 스로틀 장치(65)는 스로틀 밸브 케이스(68)에 있어서의 배기 스로틀 밸브의 회전축선 방향[액츄에이터 케이스(69) 내에 있어서의 모터의 회전축선 방향](65a)이 헤드 커버(8)의 우측면을 따라 평행이 되도록 헤드 커버(8)의 우측면으로부터 이간시켜서 배치되어 있다. 즉, 배기 스로틀 장치(65)에 있어서 헤드 커버(8)의 우측면에 최근접하는 수냉 케이스(70)의 좌단면이, 헤드 커버(8)의 우측면에 대하여 이간한 상태에서 평행으로 된다. 따라서, 헤드 커버(8)의 우측면과 배기 스로틀 장치(65)의 내측면(좌측면) 사이에는 간극(8a)이 형성된다. 또한, 배기 스로틀 장치(65)에 있어서 수냉 케이스(70)의 우단면이 헤드 커버(8)의 우측면으로부터 가장 떨어진 위치가 된다.
배기 스로틀 장치(65)는 기체 프레임(94)에 대향 설치하는 외측면(우측면)을, 마찬가지로 기체 프레임(94)에 대향 설치하는 배기가스 정화 장치(2)의 일측면(우측면)과 동일 높이의 면으로 형성하고 있다. 즉, 배기가스 정화 장치(2)의 배기 입구측 끝면(우측면)과 배기 스로틀 장치(65)의 외측면(우측면)이 기체 프레임(94)의 내측에서 동일 높이의 면이 된다. 이것에 의해, 기체 프레임(94)으로 디젤 엔진(1)을 둘러싸는 엔진룸 구조를 간단하게 구성할 수 있는 것이면서, 배기가스 정화 장치(2)가 배치된 디젤 엔진(1)의 장착 작업성을 용이하게 향상시킬 수 있다.
또한, 동일 높이의 면으로 형성되는 배기가스 정화 장치(2)의 일측면(우측면)과 배기 스로틀 장치(65)의 외측면(우측면)에 대하여, 얼터네이터(23)의 외측면(우측면)도 마찬가지로 동일 높이의 면으로 형성하고 있다. 즉, 얼터네이터(23)의 기체 프레임(94)에 대향 설치하는 외측면(우측면)을, 마찬가지로 기체 프레임(94)에 대향 설치하는 배기가스 정화 장치(2)의 일측면(우측면)과 동일 높이의 면으로 형성하고 있다. 이것에 의해, 기체 프레임(94)의 평탄한 수직상 벽면에 대면시켜서 배기가스 정화 장치(2)의 일측면과 배기 스로틀 장치(65)의 외측면과 얼터네이터(23)의 외측면을 콤팩트하게 근접 배치할 수 있어, 한정된 엔진룸 스페이스에 디젤 엔진(1)을 콤팩트하게 장착할 수 있다.
배기 스로틀 장치(65)는 평면으로 봤을 때(상면에서 불 때)에 있어서, 배기가스 정화 장치(2)의 정화 입구관(36)에 대하여 외측(우측)으로 오프셋시킨 위치에 배치된다. 즉, 스로틀 밸브 케이스(68)가 배기가스 정화 장치(2)의 정화 입구관(36)에 대하여 기체 프레임(94)에 가까운 위치에 오프셋시켜서 배치되어 있다. 이것에 따라, 중계관(66)은 평면으로 봤을 때(상면에서 봤을 때)에 있어서, 배기 입구측[배기 스로틀 장치(65)측]을 배기 출구측[배기가스 정화 장치(2)측]보다 외측(우측)으로 하는 S자 형상을 갖는다.
배기 스로틀 장치(65)에 있어서, 액츄에이터 케이스(69)가 스로틀 밸브 케이스(68)에 대하여 우측에 배치되고, 수냉 케이스(70)의 후단 좌측에 냉각수 출구관(76) 및 냉각수 입구관(77)이 상하로 배치되어 있다. 즉, 수냉 케이스(70)의 배면측[팬(9)측]에 있어서, 액츄에이터 케이스(69)의 좌측면과 헤드 커버(8)의 우측면 사이에 냉각수 리턴 호스(75) 및 냉각수 중계 호스(78)를 배관시키기에 충분한 공간을 확보할 수 있다. 따라서, 냉각수 리턴 호스(75) 및 냉각수 중계 호스(78)가 기계 진동으로 엔진 본체와 접촉해서 손상되는 것을 용이하게 방지할 수 있다.
도 1, 도 3, 도 4, 도 7, 도 9, 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 배기 매니폴드(7)는 압력 인출구(83)에 배기압 센서 파이프(85)를 접속한 구성을 구비한다. 즉, 배기 매니폴드(7)의 상면에 형성된 압력 인출구(83)는 헤드 커버(8)의 우측면을 따라 연장 설치된 배기압 센서 파이프(85)의 일단과 접속되어 있다. 또한, 헤드 커버(8)의 후단측[냉각수 펌프(21)측]에 배기 압력 센서(84)가 설치되어 있고, 이 배기 압력 센서(84)가 가요성 고무 호스 등으로 구성되는 배기압 호스(86)(접속 부품)를 통해서 배기압 센서 파이프(85)의 타단과 접속된다.
즉, 배기압 센서 파이프(85)는 헤드 커버(8)와 배기 스로틀 장치(65) 사이의 간극(8a)을 통과하도록 연장 설치되어 있다. 따라서, 배기 매니폴드(7)의 압력 인출구(83)로부터 배기 압력 센서(84)까지의 접속 경로를 다른 구성 부품을 우회시키지 않고 배기압 센서 파이프(85)를 단척으로 형성할 수 있어, 배기압 센서 파이프(85) 및 접속 부품의 방진 구조를 간략화할 수 있다. 또한, 간극(8a)은 헤드 커버(8)에 가장 근접하는 수냉 케이스(70)의 좌단면과 헤드 커버(8) 사이의 공간도 확보되어 있다. 그 때문에, 냉각수 배관[냉각수 리턴 호스(75) 및 냉각수 중계 호스(78)]을 배기압 센서 파이프(85)에 대하여 간격을 두고 병설할 수 있다. 따라서, 상기 냉각수 배관이 기계 진동으로 엔진 본체와 접촉해서 손상되는 것을 용이하게 방지할 수 있다.
압력 인출구(83)는 배기 매니폴드(7)의 상면에 있어서, 실린더 헤드(5)와 중계관(66)의 사이가 되는 위치에 배치되어 있다. 또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 배기 매니폴드(7)의 상면에는 압력 인출구(83)보다 외측[중계관(66)측]에 배기 매니폴드(7) 내의 배기가스 온도를 측정하는 가스 온도 센서(82)가 부설되어 있다. 가스 온도 센서(82)의 전기 배선(87)은 도 2, 도 3, 및 도 6~도 8에 나타내는 바와 같이, 헤드 커버(8)의 전단[플라이휠(9)측] 상부를 통과시켜서 좌측면의 커넥터에 접속되어 있다.
도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 라디에이터(24)는 디젤 엔진(1)의 후방에 있어서 냉각팬(9)과 대향하는 위치에 팬 슈라우드(도시 생략)를 통해서 배치된다. 또한, 라디에이터(24)의 앞면에는 냉각팬(9)과 대향하도록 오일 쿨러(25)가 배치된다. 이와 같이, 라디에이터(24) 및 오일 쿨러(25)는 디젤 엔진(1)의 후방의 냉각팬(9)에 대향하는 위치에 있어서, 그 방열량이 작은 순으로 냉각풍의 토출 방향을 향해서 일렬로 배치된다. 따라서, 냉각팬(9)이 회전 구동함으로써 디젤 엔진(1) 후방으로부터 외기를 흡인하는 것에 의해, 열교환기인 라디에이터(24) 및 오일 쿨러(25)는 각각 외기(냉각풍)가 분사되어 공냉되게 된다.
이어서, 도 1~도 3, 도 5~도 9, 및 도 11~도 14를 참조하여 배기가스 정화 장치(2)에 대하여 설명한다. 배기가스 정화 장치(2)는 정화 입구관(36) 및 정화 출구관(37)을 갖는 배기가스 정화 케이스(38)를 구비한다. 이 배기가스 정화 케이스(38)는 좌우 방향으로 길게 연장된 원통 형상으로 구성된다. 그리고, 배기가스 정화 케이스(38)의 우측(배기가스 이동 방향 상류측) 및 좌측(배기가스 이동 방향 하류측) 각각에 정화 입구관(36) 및 정화 출구관(37) 각각이 설치된다.
또한, 배기가스 정화 장치(2)는 플라이휠 하우징(10) 상에 고정되어서, 실린더 헤드(5) 및 헤드 커버(8) 전방에 배치된다. 이때, 정화 입구관(36)이 배기가스 정화 케이스(38)에 있어서의 원통 형상 측면의 우측 후방에 설치된다. 그리고, 정화 입구관(36)은 재순환 배기가스관(30)을 걸치도록 후방을 향해서 비스듬하게 상방으로 굴곡된 형상으로 되고, 중계관(66)과 착탈 가능하게 볼트 체결된다. 한편, 정화 출구관(37)은 배기가스 정화 케이스(38)의 원통 형상 측면의 좌측 하방에 설치되고, 테일 파이프(135)가 접속된다.
배기가스 정화 케이스(38)의 내부에 이산화질소(NO2)를 생성하는 백금 등의 디젤 산화 촉매(39)(가스 정화체)와, 포집한 입자상 물질(PM)을 비교적 저온에서 연속적으로 산화 제거하는 허니콤 구조의 매연 필터(40)(가스 정화체)를 배기가스의 이동 방향을 따라 직렬로 배열되어 있다. 또한, 배기가스 정화 케이스(38)의 일측부를 소음기(41)로 형성하고, 소음기(41)에는 테일 파이프(135)와 연결되는 정화 출구관(37)을 설치하고 있다.
상기 구성에 의해, 디젤 산화 촉매(39)의 산화 작용에 의해 생성된 이산화질소(NO2)가 매연 필터(40) 내에 일측 끝면(도입측 끝면)으로부터 공급된다. 디젤 엔진(1)의 배기가스 중에 포함된 입자상 물질(PM)은 매연 필터(40)에 포집되어서 이산화질소(NO2)에 의해 연속적으로 산화 제거된다. 디젤 엔진(1)의 배기가스 중의 입상물질(PM)의 제거에 추가하여, 디젤 엔진(1)의 배기가스 중의 일산화탄소(CO)나 탄화수소(HC)의 함유량이 저감된다.
또한, 서미스터형의 상류측 가스 온도 센서(42)와 하류측 가스 온도 센서(43)가 배기가스 정화 케이스(38)에 부설된다. 디젤 산화 촉매(39)의 가스 유입측 끝면의 배기가스 온도를 상류측 가스 온도 센서(42)로 검출한다. 디젤 산화 촉매의 가스 유출측 끝면의 배기가스 온도를 하류측 가스 온도 센서(43)로 검출한다.
또한, 배기가스 정화 케이스(38)에 배기가스 압력 센서로서의 차압 센서(44)를 부설한다. 매연 필터(40)의 상류측과 하류측 간의 배기가스의 압력차를 차압 센서(44)로 검출한다. 매연 필터(40)의 상류측과 하류측 간의 배기 압력차에 의거하여, 매연 필터(40)에 있어서의 입자상 물질의 퇴적량이 연산되어 매연 필터(40) 내의 막힘 상태를 파악할 수 있도록 구성하고 있다.
전기 배선 커넥터(51)를 일체적으로 설치한 차압 센서(44)는 가스 온도 센서(42, 43)의 전기 배선 커넥터(55)와 함께, 대략 L자판상의 센서 브래킷(센서 지지체)(46)에 지지된다. 이 센서 브래킷(46)은 출구 협지 플랜지(45)에 있어서의 한쪽의 원호체로 형성된 센서 지지부(56)에 착탈 가능하게 부착된다. 즉, 센서 지지부(56)는 정화 입구관(36)측으로부터 가장 먼 소음측의 출구 협지 플랜지(45)의 일부에 형성되어 있다. 그리고, 원호체의 센서 지지부(56)에 센서 브래킷(46)의 연직판부를 볼트 체결함으로써, 소음측의 출구 협지 플랜지(45)에 센서 브래킷(46)이 착탈 가능하게 부착된다. 또한, 센서 브래킷(46)은 출구 협지 플랜지(45)에 한정되지 않고, 배기가스 정화 케이스(38)를 조립할 때에 체결되는 중앙 협지 플랜지 등의 다른 협지 플랜지에 체결되는 것으로 해도 좋다.
차압 센서(44)에는 상류측 센서 배관(47)과 하류측 센서 배관(48)의 일단측이 각각 접속된다. 배기가스 정화 케이스(38) 내의 매연 필터(40)를 사이에 두도록 상류측과 하류측의 각 센서 배관 보스체(49, 50)가 배기가스 정화 케이스(38)에 배치된다. 각 센서 배관 보스체(49, 50)에 상류측 센서 배관(47)과 하류측 센서 배관(48)의 타단측이 각각 접속된다.
상기 구성에 의해, 매연 필터(40)의 유입측의 배기가스 압력과 매연 필터(40)의 유출측의 배기가스 압력의 차(배기가스의 차압)가 차압 센서(44)를 통해서 검출된다. 매연 필터(40)에 포집된 배기가스 중의 입자상 물질의 잔류량이 배기가스의 차압에 비례하기 때문에, 매연 필터(40)에 잔류하는 입자상 물질의 양이 소정 이상으로 증가했을 때에 차압 센서(44)의 검출 결과에 의거하여 매연 필터(40)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, 배기가스 정화 케이스(38)를 착탈 분해하여 매연 필터(40)를 청소하여 입자상 물질을 인위적으로 제거하는 메인터넌스 작업이 행하여진다.
센서 브래킷(46)에 고정된 차압 센서(44) 및 가스 온도 센서(42, 43)의 전기 배선 커넥터(55)에 의한 배기가스 측정용 센서 기구는 측면에서 봤을 때에 디젤 엔진(1)의 상면과 거의 동일 높이의 면에 배치된다. 디젤 엔진(1)은 배기가스 정화 장치(2)의 상측면에 배기가스 센서(44)를 배치하는 구조로서, 디젤 엔진(1)의 상면과 배기가스 센서(44)의 상면을 측면에서 봤을 때 동일 높이의 면으로 형성되어 있다. 즉, 차압 센서(44) 및 가스 온도 센서(42, 43)의 전기 배선 커넥터(55)에 의한 배기가스 측정용 센서 기구가 측면에서 봤을 때에 배기 출구관(중계관)(66)의 최상부와 거의 동일 높이에 배치된다.
이어서, 배기가스 정화 장치(2)의 부착 구조를 설명한다. 배기가스 정화 장치(2)에 있어서의 배기가스 정화 케이스(38)는 하류측의 출구 협지 플랜지(45)에 연결 다리체(좌브래킷)(80)가 볼트 체결에 의해 착탈 가능하게 부착됨과 아울러, 고정 다리체(우브래킷)(81)가 용접 고착된다. 이때, 연결 다리체(80)의 부착 보스부가 출구 협지 플랜지(45)의 원호체로 형성된 관통 구멍이 있는 다리체 체결부에 볼트 체결되어서 부착된다. 또한, 고정 다리체(81)가 정화 입구관(36)측에서 배기가스 정화 케이스(38)의 외주면에 대하여 용접으로 고착된다. 즉, 고정 다리체(81)가 배기가스 정화 케이스(38)의 입구측(상류측)에 설치되고, 연결 다리체(80)가 배기가스 정화 케이스(38)의 출구측(하류측)에 설치된다. 또한, 연결 다리체(80)는 출구 협지 플랜지(45)에 한정되지 않고, 배기가스 정화 케이스(38)를 조립할 때에 체결되는 중앙 협지 플랜지 등의 다른 협지 플랜지에 체결되는 것으로 해도 좋다.
이 배기가스 정화 케이스(38)의 외주에 설치된 연결 다리체(80) 및 고정 다리체(81) 각각이 플라이휠 하우징(10)의 상면측에 형성된 정화 장치 부착부(DPF 부착부)(89)에 볼트 체결된다. 즉, 배기가스 정화 장치(2)는 연결 다리체(80) 및 고정 다리체(81)에 의해, 고강성 부재인 플라이휠 하우징(10) 상에 안정적으로 연결 지지된다. 따라서, 배기가스 정화 장치(2)를 엔진(1)의 진동계에 포함하지만, 엔진(1)의 구성 부품의 하나로서 고강성 부품인 플라이휠 하우징(10)에 배기가스 정화 장치(2)를 강고하게 연결할 수 있어, 엔진(1)의 진동에 의한 배기가스 정화 장치(2)의 손상을 방지할 수 있다. 엔진(1)의 제조 장소에서 배기가스 정화 장치(2)를 엔진(1)에 장착하여 출하할 수 있다. 또한, 엔진(1)의 배기 매니폴드(7)에 배기가스 정화 장치(2)를 지근거리에서 연통할 수 있기 때문에, 배기가스 정화 장치(2)를 적정 온도로 유지하기 쉽고, 높은 배기가스 정화 성능을 유지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 배기가스 정화 장치(DPF)(2)는 내열 금속 재료제의 DPF 케이싱(배기가스 정화 케이스)(38)에 원통형의 내측 케이스(도시 생략)를 통해서 예를 들면, 백금 등의 디젤 산화 촉매(39)와 허니콤 구조의 매연 필터(40)가 직렬 로 나란히 수용된 구조이다. 배기가스 정화 장치(2)는 지지체로서의 플랜지측 브래킷 다리(연결 다리체)(80)와 케이싱측 브래킷 다리(고정 다리체)(81)를 통해서 플라이휠 하우징(10)에 부착되어 있다. 이 경우, 플랜지측 브래킷 다리(80)의 일단측은 DPF 케이싱(38)의 외주측에 플랜지(45)를 통해서 착탈 가능하게 볼트 체결되어 있다. 케이싱측 브래킷 다리(81)의 일단측은 DPF 케이싱(38)의 외주면에 일체적으로 용접 고정되어 있다.
한편, 플랜지측 브래킷 다리(80)의 타단측은 플라이휠 하우징(10)의 상면(DPF 부착부)에 선부착 볼트(90)와 후부착 볼트(91)로 착탈 가능하게 체결된다. 즉, 플랜지측 브래킷 다리(80)에 볼트 관통 구멍(90a, 91a)을 형성한다. DPF 부착부(89)에 나사 구멍(90b, 91b)을 상향으로 형성한다. DPF 부착부(89)의 편평한 상면에 플랜지측 브래킷 다리(80)를 얹고, 나사 구멍(90b, 91b)에 볼트 관통 구멍(90a, 91a)을 통해서 선부착 볼트(91) 및 후부착 볼트(91)를 체결시켜, 플라이휠 하우징(78) 상면에 플랜지측 브래킷 다리(80)를 통해서 배기가스 정화 장치(2)를 착탈 가능하게 고정시키도록 구성하고 있다.
또한, 케이싱측 브래킷 다리(81)의 타단측은 플라이휠 하우징(10) 상면의 DPF 부착부(89)에 2개의 후부착 볼트(91)로 착탈 가능하게 체결된다. 즉, 케이싱측 브래킷 다리(81)에 볼트 관통 구멍(91a)을 형성한다. DPF 부착부(89)에 나사 구멍(91b)을 상향으로 형성한다. DPF 부착부(89)의 편평한 상면에 케이싱측 브래킷 다리(81)를 얹고, 나사 구멍(91b)에 볼트 관통 구멍(91a)을 통해서 후부착 볼트(91)를 체결시켜, 플라이휠 하우징(10) 상면에 케이싱측 브래킷 다리(81)를 통해서 배기가스 정화 장치(2)를 착탈 가능하게 고정시키도록 구성하고 있다.
또한, 플랜지측 브래킷 다리(80)의 타단측에는 볼트 관통 구멍(90a)에 선부착 볼트(90)를 끼워넣기 위한 노치홈(92)이 형성되어 있다. 디젤 엔진(1)에 배기가스 정화 장치(2)를 장착할 때에, 노치홈(92)의 개구부가 선두에 위치하도록 플랜지측 브래킷 다리(80)의 전단 가장자리에 노치홈(92)이 개방되어 있다. 또한, 노치홈(92)의 개방 가장자리부는 끝이 벌어지는 형상의 테이퍼로 형성되어 있다.
상기 구성에 의해, 디젤 엔진(1)에 배기가스 정화 장치(2)를 장착할 경우, 우선 플라이휠 하우징(10) 상면의 DPF 부착부(89)에 나사 구멍(90b)을 통해서 선부착 볼트(90)를 불완전하게 나사 부착시킨다. DPF 부착부(89) 상면으로부터 플랜지측 브래킷 다리(80)의 판 두께 이상으로 선부착 볼트(90)의 두부가 이반된 상태로, DPF 부착부(89)에 선부착 볼트(90)를 지지시킨다. 그리고, 작업자가 양손으로 배기가스 정화 장치(2)를 들어 올려서 선부착 볼트(90)의 두부에 노치홈(92)을 통해서 플랜지측 브래킷 다리(80)의 볼트 관통 구멍(90a)을 록킹시켜, 플라이휠 하우징(10) 상면에 배기가스 정화 장치(2)를 가고정한다. 그 상태에서 배기가스 정화 장치(2)로부터 작업자가 양손을 뗄 수 있다.
그 후, 플랜지측 브래킷 다리(80)와 케이싱측 브래킷 다리(81)를 3개의 후부착 볼트(91)에 의해 플라이휠 하우징(10) 상면의 DPF 부착부(89)에 체결시킨다. 한편, 매입 볼트(36x)와 입구 플랜지용 너트(36y)를 통해서 중계관(66)에 입구 플랜지체(36a)를 체결시켜, 중계관(66)에 배기가스 입구관(정화 입구관)(36)을 고착시킨다.
이어서, 플라이휠 하우징(10) 상면의 DPF 부착부(89)에 선부착 볼트(90)를 완전히 체결시켜서 중계관(66)의 배기가스 출구측과 플라이휠 하우징(10) 상면에 배기가스 정화 장치(2)를 착탈 가능하게 고착시켜, 디젤 엔진(1)에 배기가스 정화 장치(2)를 장착하는 작업을 완료한다. 또한, DPF 케이싱(38)의 착탈 방향의 앞면측에 노치홈(92)을 통해서 플랜지측 브래킷 다리(80) 앞측 가장자리에 볼트 삽입용의 볼트 관통 구멍(90a)을 개방한 후, 선부착 볼트(90)를 불완전한 체결(반고정) 자세로 가고정 장착한 상태에서 DPF 케이싱(38)을 양손으로 들어 올려서 디젤 엔진(1)(또는 본기)의 부착 부위, 즉 플라이휠 하우징(10) 상면으로 이동시킴으로써 그 선부착 볼트(90)에 노치홈(92)을 통해서 볼트 관통 구멍(90a)을 맞물릴 수 있다.
배기가스 정화 장치(2)가 부착된 디젤 엔진(1)을 그 상면에서 봤을 때, DPF 부착부(89)에 있어서의 선부착 볼트(90)의 부착 위치가 재순환 배기가스관(61)의 배관 위치와 겹친다. 한편, DPF 부착부(89)에 있어서의 후부착 볼트(91)의 부착 위치는 재순환 배기가스관(61)의 배관 위치와 겹쳐져 있지 않다. 즉, DPF 부착부(89)에 있어서의 나사 구멍(90b)은 실린더 헤드(5) 전방에 배관되는 재순환 배기가스관(61)의 하측에 배치되지만, 평면으로 봤을 때 나사 구멍(91b)은 재순환 배기가스관(61)의 배관 위치로부터 어긋난 위치에 배치된다.
따라서, 작업자는 DPF 부착부(89)에 선부착 볼트(90)를 가고정할 때에는 재순환 배기가스관(61)의 하측에 위치하는 나사 구멍(90b)에 선부착 볼트(90)로 나사 부착시키지만, 배기가스 정화 장치(2)의 부착 전이므로 디젤 엔진(1) 앞측[플라이휠 하우징(10) 전방]으로부터 용이하게 부착할 수 있다. 그리고, 선부착 볼트(90)의 가고정 후 다리체(브래킷 다리)(80, 81)의 하면을 DPF 부착부(89)의 상면에 따르게 함으로써, 디젤 엔진(1) 앞측[플라이휠 하우징(10) 전방]으로부터 실린더 헤드(5) 앞면을 향해서 배기가스 정화 장치(2)를 슬라이드시킨다. 즉, 선부착 볼트(90)가 노치홈(92)을 통과하도록 해서 배기가스 정화 장치(2)를 슬라이드시켜서 DPF 부착부(89) 상에 다리체(브래킷 다리)(80, 81)를 설치한다.
이것에 의해, 플랜지측 브래킷 다리(80)의 볼트 관통 구멍(90a)을 선부착 볼트(90)로 록킹시킨 상태에서 배기가스 정화 장치(2)가 DPF 부착부(89) 상에 적재된다. 이때, DPF 부착부(89)의 나사 구멍(91b)의 상측에 다리체(브래킷 다리)(80, 81)의 볼트 관통 구멍(91a)이 위치하게 된다. 그리고, 작업자는 디젤 엔진(1)의 상측으로부터 상하로 겹쳐져서 연통하고 있는 볼트 관통 구멍(91a) 및 나사 구멍(91b)의 위치를 재순환 배기가스관(61)의 주위가 되는 위치에서 확인할 수 있다. 즉, 볼트 관통 구멍(91a) 및 나사 구멍(91b)이 평면으로 봤을 때에 재순환 배기가스관(61)과 겹치지 않는 위치가 되기 때문에, 볼트 관통 구멍(91a) 및 나사 구멍(91b)의 바로 위로부터 후부착 볼트(91)를 삽입해서 체결할 수 있다.
상기한 바와 같이 장착할 때, 작업자는 DPF 케이싱(38)으로부터 손을 뗀 상태에서 후부착 볼트(91)(볼트)를 조여서 플랜지측 브래킷 다리(80) 및 케이싱측 브래킷 다리(81)를 체결할 수 있다. 또한, 상기와 반대의 순서로 배기가스 정화 장치(2)를 분리할 수 있다. 그 결과, 배기가스 정화 장치(2)[DPF 케이싱(38)]는 상기 각 브래킷 다리(80, 81)와 중계관(66)에 의해, 고강성 부재인 플라이휠 하우징(10)의 상부에서 디젤 엔진(1)의 앞부에 안정적으로 연결 지지할 수 있다. 또한, 1명의 작업자에 의해 디젤 엔진(1)으로의 배기가스 정화 장치(2)의 착탈 작업을 실행할 수 있다.
이와 같이, 디젤 엔진(1)은 배기가스를 처리하는 배기가스 처리 케이스(2)를 구비하고, 디젤 엔진(1)의 상면측에 배기가스 정화 장치(2)를 배치하고 있다. 그리고, 디젤 엔진(1) 또는 배기가스 정화 장치(2)의 한쪽에 가고정 록킹체(90)를 설치하고, 다른쪽에 가고정 노치(92)를 형성하는 구조로서, 디젤 엔진(1)의 부설 부품의 하방측에 가고정 록킹체(87) 또는 가고정 노치(92)를 배치하고 있다. 따라서, 부설 부품으로부터 벗어난 위치에서 배기가스 정화 장치(2)의 후부착 볼트(91)를 체결할 수 있고, 배기가스 정화 장치(2)의 착탈 작업성을 향상시킬 수 있다.
디젤 엔진(1)은 플라이휠 하우징(10) 상에 배기가스 정화 장치(2)를 탑재하는 구조이며, 디젤 엔진(1)과 배기가스 정화 장치(2) 사이에 부설 부품으로서의 재순환 배기가스관(61)을 연장 설치하고 있다. 따라서, 디젤 엔진(1)의 측면(정면측 측면)에 재순환 배기가스관(61)을 우회시켜서 부착 높이를 콤팩트하게 형성할 수 있다. 그리고, 플라이휠 하우징(10) 상면측에 가고정 록킹체(90)를 통해서 배기가스 정화 장치(2)를 가고정 지지하여 체결 작업성을 향상시킬 수 있다.
또한, 디젤 엔진(1)은 배기 매니폴드(7)에 배기 스로틀 밸브 케이스(스로틀 밸브 케이스)(68)를 통해서 배기 출구관(중계관)(66)을 고착하고, 배기가스 정화 장치(2)의 입구관(36)에 배기 출구관(66)을 연결하고 있다. 따라서, 배기 출구관(66)의 사양을 변경하는 것만으로 배기가스 정화 장치(2)의 부착 위치 등을 용이하게 변경할 수 있고, 각종 작업 차량의 엔진룸 스페이스에 간단하게 대응시켜서 배기가스 정화 장치(2)가 적재된 디젤 엔진(1)을 탑재할 수 있다.
본 실시형태의 디젤 엔진(1)은 사양이 다른 플라이휠 하우징을 교환 가능하게 구성하고 있다. 즉, 디젤 엔진(1)은 탑재되는 작업기에 맞춰 상술의 플라이휠 하우징(10) 대신에 다른 사양의 플라이휠 하우징을 부착할 수 있다. 이하에 있어서, 정치형 작업기에 탑재되는 디젤 엔진(1)으로써 플라이휠 하우징(10)과 사양이 다른 플라이휠 하우징(10a)으로 교환된 것을 예로 들어, 그 구성의 상세를 설명한다.
도 15에 나타내는 바와 같이, 플라이휠 하우징(10a)은 배기가스 정화 장치(2)를 상부에 고정 가능한 구성으로 해서 정화 장치 부착부(DPF 부착부)(89a)를 상면에 설치하고 있다. 그리고, 배기가스 정화 케이스(38)의 외주에 설치된 연결 다리체(80) 및 고정 다리체(81) 각각이 플라이휠 하우징(10a)의 DPF 부착부(89a)에 부착되어, 배기가스 정화 장치(2)가 플라이휠 하우징(10a) 상에 적재된다. 플라이휠 하우징(10a) 상의 배기가스 정화 장치(2)는 플라이휠 하우징(10) 상에 적재할 경우와 마찬가지로 도 12에 나타내는 구성을 갖고 있고, 정화 입구관(36)이 중계관(66a)과 착탈 가능하게 볼트 체결된다.
중계관(66a)은 배기 매니폴드(7)의 배기 출구에 상부 적재되어 있는 스로틀 밸브 케이스(68)에 상부 적재되어 있고, 4개의 볼트로 배기 매니폴드(7)의 배기 출구체에 스로틀 밸브 케이스(68)를 통해서 체결되어 있다. 또한, 스로틀 밸브 케이스(68)의 상면측에 중계관(66a)의 하면측 개구부가 고착되고, 배기가스 정화 장치(2)의 정화 입구관(36)에 중계관(66a)의 횡방향 개구부를 연결하고 있다. 또한, 중계관(66a)은 배기 스로틀 장치(65)와 배기가스 정화 장치(2)의 배기 입구관(36)의 사이가 되는 위치에, 배기 매니폴드(7)와 연결되는 연결 지지부(66x)를 구비한다.
이때, 디젤 엔진(1)은 배기가스 정화 장치(2)의 상측면에 배기가스 센서(44)를 배치하는 구조이며, 디젤 엔진(1)의 상면과 배기가스 센서(44)의 상면을 측면에서 봤을 때 동일 높이의 면으로 형성하고 있다. 즉, 차압 센서(44) 및 가스 온도 센서(42, 43)의 전기 배선 커넥터(55)에 의한 배기가스 측정용 센서 기구가, 측면에서 봤을 때 배기 출구관(중계관)(66a)의 최상부와 거의 동일 높이에 배치된다.
플라이휠 하우징(10a)의 전후 방향의 폭(D2)은 도 16(b)에 나타내는 바와 같이, 도 16(a)에 나타내는 플라이휠 하우징(10)의 전후 방향의 폭(D1)보다 길다. 또한, 플라이휠 하우징(10a)에 있어서의 DPF 부착부(89a)의 전후폭은 도 16(b)에 나타내는 바와 같이 고정 다리체(우브래킷)(81)의 전후 방향 길이와 대략 동등의 길이로 하고, 고정 다리체(81)의 전단 가장자리[실린더 헤드(5) 측단 가장자리]를 DPF 부착부(89a) 전단 가장자리 근방에 위치시키고 있다.
한편, 플라이휠 하우징(10) 상에 배기가스 정화 장치(2)를 상부 적재했을 경우에도, 도 16(a)와 같이 고정 다리체(81) 전단 가장자리와 DPF 부착부(89) 전단 가장자리를 거의 일치시키고 있다. 따라서, 플라이휠 하우징(10, 10a) 중 어느 것에 배기가스 정화 장치(2)를 했을 경우에 있어서도, 배기가스 정화 장치(2)와 배기 매니폴드(7)의 전후 방향에 있어서의 상대 위치는 변화하지 않는다. 즉, 플라이휠 하우징(10a)을 구비하는 디젤 엔진(1)에 있어서의 스로틀 밸브 케이스(68)의 배기 출구측의 중심선과 정화 입구관(36)의 배기 입구의 전후 방향의 거리가, 플라이휠 하우징(10)을 구비하는 디젤 엔진(1)에 있어서의 스로틀 밸브 케이스(68)의 배기 출구측의 중심선과 정화 입구관(36)의 배기 입구의 전후 방향의 거리(L)와 동일 거리가 된다.
또한, 도 16(a) 및 도 16(b)에 나타내는 바와 같이, 플라이휠 하우징(10a) 상측의 DPF 부착부(89a)의 높이(H3)가 플라이휠 하우징(10) 상측의 DPF 부착부(89)의 높이(H1)보다 높다. 따라서, 도 16(b)에 나타내는 플라이휠(10a) 상의 배기가스 정화 장치(2)는, 도 16(a)에 나타내는 플라이휠(10) 상의 배기가스 정화 장치(2)와 비교하여 배기 매니폴드(7)와의 상대 높이가 높은 위치가 된다. 즉, 플라이휠 하우징(10a)을 구비하는 디젤 엔진(1)에 있어서의 스로틀 밸브 케이스(68)의 배기 출구와 정화 입구관(36)의 배기 입구측의 중심선의 상하 방향의 거리(H4)가, 플라이휠 하우징(10)을 구비하는 디젤 엔진(1)에 있어서의 스로틀 밸브 케이스(68)의 배기 출구와 정화 입구관(36)의 배기 입구측의 중심선의 상하 방향의 거리(H2)보다 길어진다.
플라이휠 하우징(10) 상의 배기가스 정화 장치(2)와 연결되는 중계관(66)은 그 배기가스 입구가 배기가스 출구와 대략 동등의 높이가 되기 때문에, 도 16(a)와 같은 U자 형상으로 구성된다. 한편, 플라이휠 하우징(10a) 상의 배기가스 정화 장치(2)와 연결되는 중계관(66a)은 그 배기가스 입구가 배기가스 출구보다 낮은 위치가 되기 때문에, 도 16(b)와 같은 L자 형상으로 구성된다. 또한, 도 16(a) 및 도 16(b)에 나타내는 바와 같이, 중계관(66, 66a)의 최상부는 측면에서 봤을 때 거의 동일 높이가 된다.
플랜지측 브래킷 다리(80)는 도 17 및 도 18에 나타내는 바와 같이, 플라이휠 하우징(10a)의 DPF 부착부(89a)에 선부착 볼트(90)와 후부착 볼트(91)로 착탈 가능하게 체결된다. 즉, 플랜지측 브래킷 다리(80)에 2개의 볼트 관통 구멍(90a, 91a)을 전후로 나란히 형성하고, DPF 부착부(89)에 나사 구멍(90b, 91b)을 전후로 나란히 상향으로 형성한다. 그리고, DPF 부착부(89a)에 상부 적재된 플랜지측 브래킷 다리(80)는 나사 구멍(90b, 91b)에 볼트 관통 구멍(90a, 91a)을 통해서 선부착 볼트(91) 및 후부착 볼트(91)를 체결시켜서 고정되어 있다.
또한, 케이싱측 브래킷 다리(81)는 도 17 및 도 18에 나타내는 바와 같이, 플라이휠 하우징(10a)의 DPF 부착부(89a)에 2개의 후부착 볼트(91)로 착탈 가능하게 체결된다. 케이싱측 브래킷 다리(81)에 좌우로 나란한 2개의 볼트 관통 구멍(91a)과, 한쪽의 볼트 관통 구멍(91a)의 전방에 배치되는 볼트 관통 구멍(91aa)을 형성한다. DPF 부착부(89)에 전후로 나란한 나사 구멍(91b, 91ba)을 상향으로 형성한다. 그리고, DPF 부착부(89a)에 상부 적재된 케이싱측 브래킷 다리(81)는 나사 구멍(91b, 91ba)에 볼트 관통 구멍(91a, 91aa)을 통해서 후부착 볼트(91)를 체결시켜서 고정되어 있다.
또한, 플랜지측 브래킷 다리(80)의 타단측에는 볼트 관통 구멍(90a)에 선부착 볼트(90)를 끼워넣기 위한 노치홈(92)이 형성되어 있다. 디젤 엔진(1)에 배기가스 정화 장치(2)를 장착할 때에, 노치홈(92)의 개구부가 선두에 위치하도록 플랜지측 브래킷 다리(80)의 선단 가장자리에 노치홈(92)이 개방되어 있다. 또한, 노치홈(92)의 개방 가장자리부는 끝이 벌어지는 형상의 테이퍼로 형성되어 있다.
상기 구성에 의해, 디젤 엔진(1)에 배기가스 정화 장치(2)를 장착할 경우, 우선 플라이휠 하우징(10a) 상면의 DPF 부착부(89a)에 나사 구멍(90b)을 통해서 선부착 볼트(90)를 불완전하게 나사 부착시킨다. 그리고, 작업자가 양손으로 배기가스 정화 장치(2)를 들어 올려서 선부착 볼트(90)에 플랜지측 브래킷 다리(80)의 볼트 관통 구멍(90a)을 록킹시켜 플라이휠 하우징(10a)에 배기가스 정화 장치(2)를 가고정한다. 그 후, 플랜지측 브래킷 다리(80)와 케이싱측 브래킷 다리(81)를 3개의 후부착 볼트(91)에 의해 DPF 부착부(89a)에 체결시킨다.
한편, 매입 볼트(36x)와 입구 플랜지용 너트(36y)를 통해서 중계관(66a)에 입구 플랜지체(36a)를 체결시키고, 중계관(66a)에 배기가스 입구관(정화 입구관)(36)을 고착시킨다. 이어서, 플라이휠 하우징(10) 상면의 DPF 부착부(89a)에 선부착 볼트(90)를 완전히 체결시켜서, 중계관(66a)의 배기가스 출구측과 플라이휠 하우징(10a) 상면에 배기가스 정화 장치(2)를 착탈 가능하게 고착시켜 디젤 엔진(1)에 배기가스 정화 장치(2)를 장착하는 작업을 완료한다.
본원 발명의 제 2 실시형태가 되는 엔진 장치에 대해서, 도 19~도 24를 참조하여 후술의 정치형 작업기 등의 작업 기계에 원동기로서 탑재되는 디젤 엔진(1a)을 예로 들어 이하에 설명한다. 또한, 본 실시형태에 있어서 제 1 실시형태와 동일한 구성 부품에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
상기한 바와 같이, 디젤 엔진(1a)은 배기 스로틀 장치(65)를 통해서 접속되는 배기가스 정화 장치(2)를 구비한다. 배기가스 정화 장치(2)는 디젤 엔진(1a)의 배기가스 중의 입자상 물질(PM)의 제거에 추가하여, 디젤 엔진(1a)의 배기가스 중의 일산화탄소(CO)나 탄화수소(HC)를 저감하는 작용을 구비한다. 디젤 엔진(1a)은 실린더 블록(4) 앞측면에, 그 내부에 플라이휠(11)을 배치한 플라이휠 하우징(10a)을 설치한다.
실린더 블록(4)의 좌측면에 있어서, 오일 쿨러(18)가 오일팬(12)의 상방에 부착되어 있다. 오일 쿨러(18)는 냉각수 배관(18a ,18b)이 접속되어 있고, 그 내부를 냉각수가 순환하는 구조를 갖는다. 오일 필터(13)는 오일 쿨러(18)의 좌측에 겹치도록 하여 설치되어 있다. 즉, 서로 좌우로 연결된 오일 필터(13) 및 오일 쿨러(18)가, 오일팬(12)의 상방이 되는 위치에서 실린더 블록(4)의 좌측면으로부터 외측(좌측)으로 돌출되도록 설치된다. 실린더 블록(4)의 좌측면 중, 오일 필터(13)의 상방[흡기 매니폴드(6)의 하방]에는 연료를 공급하기 위한 연료 공급 펌프(14)를 부착한다.
또한, 실린더 헤드(5)의 우측방에 있어서 디젤 엔진(1)의 배기압을 높이는 배기 스로틀 장치(65)를 구비한다. 배기 매니폴드(7)의 배기 출구를 상향으로 개구시키고 있다. 배기 매니폴드(7)의 배기 출구는 디젤 엔진(1)의 배기압을 조절하기 위한 배기 스로틀 장치(65)를 통해서, 엘보상의 중계관(66b)에 착탈 가능하게 연결되어 있다.
배기 매니폴드(7)의 배기 출구에 스로틀 밸브 케이스(68)를 상부 적재하고, 스로틀 밸브 케이스(68)에 중계관(66b)을 상부 적재하고, 4개의 볼트로 배기 매니폴드(7)의 배기 출구체에 스로틀 밸브 케이스(68)를 통해서 중계관(66)을 체결한다. 배기 매니폴드(7)의 배기 출구체에 스로틀 밸브 케이스(68)의 하면측이 고착된다. 스로틀 밸브 케이스(68)의 상면측에 중계관(66b)의 하면측 개구부가 고착된다. 배기가스 정화 장치(2)의 정화 입구관(36)에 중계관(66b)의 횡방향 개구부를 연결한다.
따라서, 상기한 배기가스 정화 장치(2)에 중계관(66b) 및 배기 스로틀 장치(65)를 통해서 배기 매니폴드(7)가 접속된다. 배기 매니폴드(7)의 출구부로부터 스로틀 밸브 케이스(68) 및 중계관(66b)을 통해서 배기가스 정화 장치(2) 내로 이동한 배기가스는 배기가스 정화 장치(2)에서 정화된 후, 정화 출구관(37)으로부터 테일 파이프(135)로 이동하여 최종적으로 기체 밖으로 배출되게 된다.
또한, 중계관(66b)은 배기 스로틀 장치(65)와 배기가스 정화 장치(2)의 배기 입구관(36)의 사이가 되는 위치에, 배기 매니폴드(7)와 연결되는 연결 지지부(66x)를 구비한다. 연결 지지부(66x)는 중계관(66)의 외주면으로부터 배기 매니폴드(7)를 향해서 돌출시킨 날개상의 플레이트로 구성되어 있고, 배기 매니폴드(7)의 우측면에 체결되어 있다. 중계관(66b)은 배기 입구를 배기 스로틀 장치(65)를 통해서 배기 매니폴드(7)의 배기 출구와 연결함과 아울러, 배기가스가 배기 입구관(36)을 향해서 흐르는 관부를 배기 매니폴드(7)의 측면과 연결하여 배기 매니폴드(7)에 의해 지지된다.
또한, 배기 매니폴드(7)의 상면측에 스로틀 밸브 케이스(68)를 체결하고, 스로틀 밸브 케이스(68)의 상면측에 엘보상의 중계관(66b)을 체결하고, 배기 매니폴드(7)에 대하여 스로틀 밸브 케이스(68)와 중계관(66b)을 다층상으로 배치하여 최상층부의 중계관(66)에 배기관(72)을 연결하고 있다. 따라서, 배기 스로틀 장치(65)의 지지 자세를 변경하지 않고, 또한 중계관(66b)의 사양을 변경하지 않고 예를 들면, 배기가스 정화 장치(2)의 부착 위치 등에 맞춰서 중계관(66b)의 부착 자세[배기관(72)의 연결 방향]를 변경할 수 있다.
이와 같이, 디젤 엔진(1a)은 배기 스로틀 장치(65)의 상면측에 중계관(66b)을 체결하고, 배기 매니폴드(7)에 대하여 배기 스로틀 장치(65)와 중계관(66b)을 다층상으로 배치하여 최상층부의 중계관(66b)에 배기 스로틀 장치(65)의 배기가스 입구를 연결하고 있다. 따라서, 배기 매니폴드(7)와 배기가스 정화 장치(2) 사이에 배기 스로틀 장치(65)를 콤팩트하게 근접 배치할 수 있고, 한정된 엔진 설치 스페이스에 배기 스로틀 장치(65)를 콤팩트하게 장착할 수 있다. 또한, 중계관(66b)의 형상을 변경하는 것만으로 배기가스 정화 장치(2)를 소정 위치에 용이하게 배치할 수 있다.
배기 스로틀 장치(65)는 스로틀 밸브 케이스(68)에 있어서의 배기 스로틀 밸브의 회전 축선 방향[액츄에이터 케이스(69) 내에 있어서의 모터의 회전 축선 방향](65a)이 헤드 커버(8)의 우측면에 대하여 사행하도록, 냉각팬(9)측(후방)을 향해서 헤드 커버(8)의 우측면으로부터 이간시켜서 배치되어 있다. 따라서, 스로틀 밸브 케이스(68)의 좌측 전단이 헤드 커버(8)의 우측면에 대하여 최근접함과 아울러, 액츄에이터 케이스(69)의 우측 후단이 헤드 커버(8)의 우측면으로부터 가장 떨어진 위치가 된다.
즉, 디젤 엔진(1a)의 우측면에 대하여 배기 스로틀 장치(65)를 평면으로 봤을 때 경사 설치시켜서, 헤드 커버(8)의 우측면과 배기 스로틀 장치(65)의 내측면 (좌측면) 사이에 간극(8a)을 형성하고 있다. 그 때문에, 배기 스로틀 장치(65)는 그 배면측[냉각팬(9)측]에 있어서, 냉각수용 배관[냉각수 리턴 호스(75) 및 냉각수 중계 호스(78)]과의 접속부[냉각수 출구관(76) 및 냉각수 입구관(77)]를 바깥쪽으로 형성할 수 있다. 따라서, 디젤 엔진(1)의 우측면에 근접시켜서 배기 스로틀 장치(65)를 콤팩트하게 지지할 수 있는 것이면서, 상기 냉각수용 배관이 기계 진동으로 디젤 엔진(1)과 접촉해서 손상되는 것을 용이하게 방지할 수 있다.
배기 스로틀 장치(65)에 있어서, 액츄에이터 케이스(69)가 스로틀 밸브 케이스(68)에 대하여 우측에 배치되고, 수냉 케이스(70)의 후단 좌측에 냉각수 출구관(76) 및 냉각수 입구관(77)이 상하로 배치되어 있다. 즉, 수냉 케이스(70)의 배면측[팬(9)측]에 있어서, 액츄에이터 케이스(69)의 좌측면과 헤드 커버(8)의 우측면 사이에 냉각수 리턴 호스(75) 및 냉각수 중계 호스(78)를 배관시키기에 충분한 공간을 확보할 수 있다. 따라서, 냉각수 리턴 호스(75) 및 냉각수 중계 호스(78)가 기계 진동으로 엔진 본체와 접촉해서 손상되는 것을 용이하게 방지할 수 있다.
즉, 배기압 센서 파이프(85)는 헤드 커버(8)와 배기 스로틀 장치(65) 사이의 간극(8a)을 통과하도록 연장 설치되어 있다. 따라서, 배기 매니폴드(7)의 압력 인출구(83)로부터 배기 압력 센서(84)까지의 접속 경로를 다른 구성 부품을 우회시키지 않고 배기압 센서 파이프(85)를 단척으로 형성할 수 있어, 배기압 센서 파이프(85) 및 접속 부품의 방진 구조를 간략화할 수 있다. 또한, 간극(8a)은 헤드 커버(8)에 가장 근접하는 수냉 케이스(70)의 좌단면과 헤드 커버(8) 사이의 공간도 확보되어 있다. 그 때문에, 냉각수 배관[냉각수 리턴 호스(75) 및 냉각수 중계 호스(78)]을 배기압 센서 파이프(85)에 대하여 간격을 두고 병설할 수 있다. 따라서, 상기 냉각수 배관이 기계 진동으로 엔진 본체와 접촉해서 손상되는 것을 용이하게 방지할 수 있다.
배기가스 정화 장치(2)는 지지체로서의 플랜지측 브래킷 다리(연결 다리체)(80)와 케이싱측 브래킷 다리(고정 다리체)(81)를 통해서, 플라이휠 하우징(10a)에 부착되어 있다. 이 경우, 플랜지측 브래킷 다리(80)의 일단은 DPF 케이싱(38)의 외주측에 플랜지(45)를 통해서 착탈 가능하게 볼트 체결되어 있다. 케이싱측 브래킷 다리(81)의 일단측은 DPF 케이싱(38)의 외주면에 일체적으로 용접 고정되어 있다.
한편, 플랜지측 브래킷 다리(80)의 타단측은 플라이휠 하우징(10a)의 DPF 부착부(89a)에 선부착 볼트(90)와 후부착 볼트(91)로 착탈 가능하게 체결된다. 또한, 케이싱측 브래킷 다리(81)의 타단측은 플라이휠 하우징(10) 상면의 DPF 부착부(89a)에 2개의 후부착 볼트(91)로 착탈 가능하게 체결된다. DPF 부착부(89a)의 편평한 상면에 케이싱측 브래킷 다리(81)를 얹고, 나사 구멍(91b, 91ba)에 볼트 관통 구멍(91a, 91aa)을 통해서 후부착 볼트(91)를 체결시켜, 플라이휠 하우징(10a) 상면에 케이싱측 브래킷 다리(81)를 통해서 배기가스 정화 장치(2)를 착탈 가능하게 고정시키도록 구성하고 있다.
또한, 플랜지측 브래킷 다리(80)의 타단측에는 볼트 관통 구멍(90a)에 선부착 볼트(90)를 끼워넣기 위한 노치홈(92)이 형성되어 있다. 디젤 엔진(1)에 배기가스 정화 장치(2)를 장착할 때에, 노치홈(92)의 개구부가 선두에 위치하도록 플랜지측 브래킷 다리(80) 전단 가장자리에 노치홈(92)이 개방되어 있다. 또한, 노치홈(92)의 개방 가장자리부는 끝이 벌어지는 형상의 테이퍼로 형성되어 있다.
배기가스 정화 장치(2)가 부착된 디젤 엔진(1a)을 그 상면으로부터 봤을 때, DPF 부착부(89a)에 있어서의 선부착 볼트(90)의 부착 위치가 재순환 배기가스관(61)의 배관 위치와 겹친다. 한편, DPF 부착부(89a)에 있어서의 후부착 볼트(91)의 부착 위치는 재순환 배기가스관(61)의 배관 위치와 겹쳐 있지 않다. 따라서, 작업자는 선부착 볼트(90)의 가고정 후, 다리체(브래킷 다리)(80, 81)의 하면을 DPF 부착부(89a)의 상면을 따르게 하여 설치하면, 바로 위로부터 후부착 볼트(91)를 삽입해서 체결할 수 있다.
상기한 바와 같이, 플라이휠 하우징(10a)을 구비할 경우를 예시하여 본 실시형태의 디젤 엔진(1a)의 구성을 설명했다. 이것에 의해, 배기 스로틀 장치(65)와 배기 입구관(36) 사이에 접속되는 중계관(66b)은 평면으로 봤을 때 대략 S자 형상으로 됨과 아울러 하향의 배기 입구보다 높은 위치에 앞방향의 배기 출구를 배치하는 구성이 된다. 이 중계관(66b)에 대하여 다른 중계관을 대용함으로써 제 1 실시형태의 디젤 엔진(1)과 마찬가지로, 본 실시형태의 디젤 엔진(1a)에 대해서도 플라이휠 하우징(10a) 대신에 사양이 다른 플라이휠 하우징(10)으로 갈아 끼울 수 있다.
즉, 본 실시형태의 디젤 엔진(1a)에 있어서, 제 1 실시형태의 디젤 엔진(1)과 마찬가지로 전후 방향의 두께가 플라이휠 하우징(10a)보다 얇고, DPF 부착부(89a)보다 높이가 낮은 DPF 부착부(89)가 낮은 플라이휠 하우징(10)을 부착한다. 이 플라이휠 하우징(10)을 구비하는 디젤 엔진(1a)에 있어서는 중계관(66b) 대신에, 평면으로 봤을 때 대략 S자 형상이 됨과 아울러 하향의 배기 입구와 동등 높이로 앞방향의 배기 출구의 중심선을 배치하는 구성의 중계관을 배기 스로틀 장치(65)와 배기 입구관(36) 사이에 접속한다.
이와 같이, 본 실시형태의 디젤 엔진(1a)은 배기 매니폴드(7)에 배기 스로틀 밸브 케이스(스로틀 밸브 케이스)(68)를 통해서 배기 출구관(중계관)(66b)을 고착하고, 배기가스 정화 장치(2)의 입구관(36)에 배기 출구관(66b)을 연결하고 있다. 따라서, 배기 출구관(66b)의 사양을 변경하는 것만으로 배기가스 정화 장치(2)의 부착 위치 등을 용이하게 변경할 수 있고, 각종 작업 차량의 엔진룸 스페이스에 간단하게 대응시켜서 배기가스 정화 장치(2)가 적재된 디젤 엔진(1a)을 탑재할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 실시형태의 디젤 엔진(1, 1a)은 각각 도 25에 나타내는 바와 같이, 엔진[1(1a)]에 있어서의 각 기통의 연료 분사 밸브(20)를 작동시키는 엔진 ECU(151)를 구비하고 있다. 상세한 것은 생략하지만, ECU(151)는 각종 연산 처리나 제어를 실행하는 CPU 외에 각종 데이터를 미리 고정적으로 기억시킨 ROM, 제어 프로그램이나 각종 데이터를 재기록 가능하게 기억하는 EEPROM, 제어 프로그램이나 각종 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM, 시간 계측용 타이머, 및 입출력 인터페이스 등을 갖고 있고, 엔진[1(1a)] 또는 그 근방에 배치되어 있다.
엔진 ECU(151)는 전원 인가용의 키 스위치(171)를 통해서 배터리(172)에 접속하고 있다. 키 스위치(171)는 열쇠 구멍에 꽂은 소정의 열쇠에 의해 오프 위치, 온 위치 및 스타터 위치라고 하는 3개의 단자 위치로 회동 조작 가능한 로터리 스위치이다. 키 스위치(171)의 온 위치(단자)를 엔진 ECU(151)의 입력측에 접속하고 있다.
엔진 ECU(151)의 입력측에는 적어도 커먼 레일(16) 내의 연료 압력을 검출하는 레일압 센서(152), 연료 펌프(14)를 회전 또는 정지시키는 전자 클러치(153), 엔진[1(1a)]의 회전 속도[크랭크축(3)의 캠 샤프트 위치]를 검출하는 엔진 회전 센서(154), 인젝터(15)의 연료 분사 횟수(일행정의 연료 분사 기간 중의 횟수)를 검출 및 설정하는 분사 설정기(155), 엑셀 조작구(도시 생략)의 조작 위치를 검출하는 스로틀 위치 센서(156), 흡기 경로 중의 흡기 온도를 검출하는 흡기 온도 센서(157), 배기 경로 중의 배기가스 온도를 검출하는 배기 온도 센서(가스 온도 센서)(82), 엔진[1(1a)]의 냉각수 온도를 검출하는 냉각 수온 센서(159), 커먼 레일(16) 내의 연료 온도를 검출하는 연료 온도 센서(160), EGR 가스의 온도를 검출하는 EGR 온도 센서(161), 배기가스 정화 장치(2) 내에 있어서의 매연 필터(40) 전후(상하류)의 배기가스의 차압을 검출하는 차압 센서(44), 배기가스 정화 장치(2) 내의 배기가스 온도를 검출하는 DPF 온도 센서(42, 43), 배기가스 정화 장치(2) 재생 동작을 허가하는 재생 승인 부재로서의 재생 스위치(162), 배기가스 정화 장치(2) 재생 동작을 금지하는 재생 금지 부재로서의 재생 금지 스위치(163), 및 록 상태에서 비작업 재생 제어(상세한 것은 후술함) 이후의 각 재생 제어의 실행을 금지하는 인터록 스위치(164)를 접속하고 있다.
엔진 ECU(151)의 출력측에는 적어도 4기통분의 각 연료 분사 밸브(20)의 전자 솔레노이드가 각각 접속되어 있다. 즉, 커먼 레일(16)에 축적된 고압 연료가 연료 분사 압력, 분사 시기 및 분사 기간 등을 제어하면서 일행정 중에 복수회로 나누어서 연료 분사 밸브(20)로부터 분사됨으로써, 질소산화물(NOx)의 발생을 억제함과 아울러 매연이나 이산화탄소(CO2) 등의 발생도 저감한 완전 연소를 실행하여 연비를 향상시키도록 구성되어 있다.
또한, 엔진 ECU(151)의 출력측에는 엔진[1(1a)]의 흡기압(흡기량)을 조절하는 흡기 스로틀 부재(28), 흡기 매니폴드(6)로의 EGR 가스의 공급량을 조절하는 EGR 밸브 부재(31), 엔진[1(1a)]의 배기압(배기량)을 조절하는 배기 스로틀 부재(배기 스로틀 장치)(65)를 접속하고 있다. 또한, 재생 스위치(322) 및 재생 금지 스위치(163)는 예를 들면, 엔진[1(1a)] 탑재 대상의 작업기에 있는 계기 패널 등에 배치되어 있다. 인터록 스위치(164)는 예를 들면, 계기 패널 또는 그 근방에 배치되어 있다.
엔진[1(1a)]의 제어 방식(재생 제어 방식)으로서는, 엔진[1(1a)]의 통상 운전만으로 배기가스 정화 장치(2)가 자발적으로 재생되는 통상 운전 제어(자기 재생 제어)와, 배기가스 정화 장치(2)의 막힘 상태가 규정 수준 이상이 되면 배기가스 온도를 자동적으로 상승시키는 어시스트 재생 제어와, 포스트 분사를 이용하여 배기가스 온도를 상승시키는 리셋 재생 제어와, 포스트 분사와 엔진[1(1a)]의 소정 고속 회전 속도를 조합시켜서 배기가스 온도를 상승시키는 비작업 재생 제어(긴급재생 제어라고 해도 좋음)와, 비작업 재생 제어의 실패시에 실행 가능한 리커버리 재생 제어가 있다.
엔진 ECU(151)는 추정한 배기가스 정화 장치(2)의 PM 퇴적량이나 엔진[1(1a)]의 누적 구동 시간 등에 의거하여, 실행할 재생 제어를 선택한다. 또한, 엔진 ECU(151)는 상기 각 재생 제어를 실행시킬 때, 배기가스 정화 장치(2) 내의 PM을 제거시키기 위해서 흡기 스로틀 부재(28) 또는 배기 스로틀 부재(65)의 개방도 조절을 행함으로써 엔진[1(1a)]의 배기가스 온도를 상승시킨다. 즉, 흡기 스로틀 부재(28) 또는 배기 스로틀 부재(65)의 개방도를 폐쇄함(좁힘)으로써 엔진[1(1a)]의 흡기량 또는 배기량을 제한한다. 그렇게 하면, 엔진[1(1a)] 부하가 증대하기 때문에, 설정 회전 속도 유지를 위해서 커먼 레일 장치(17)의 연료 분사량이 증가하여 엔진[1(1a)]의 배기가스 온도를 상승시킨다. 또한, 상기 각 재생 제어 중 어느 것에 있어서도 EGR 밸브 부재(31)는 폐쇄된다.
어시스트 재생 제어에서는 상기 흡기량 또는 배기량의 제한에 추가해서, 메인 분사에 대하여 약간 지각시켜서 분사하는 애프터 분사에 의해 확산 연소를 활성화시킴으로써, 엔진[1(1a)]의 배기가스 온도를 상승시킨다. 리셋 재생 제어에서는 어시스트 재생 제어의 형태에 추가해서 포스트 분사로 배기가스 정화 장치(2) 내에 미연 연료를 직접 공급하고, 미연 연료를 디젤 산화 촉매(39)로 연소시킴으로써 배기가스 정화 장치(2) 내의 배기가스 온도를 상승시킨다(약 560℃ 정도).
비작업 재생 제어에서는 리셋 재생 제어의 형태에 추가해서, 엔진[1(1a)]의 회전 속도(N)를 소정 고속 회전 속도(예를 들면, 2200rpm, 최고 회전 속도 또는 하이 아이들 회전 속도여도 좋음)로 유지함으로써 엔진[1(1a)]의 배기가스 온도를 상승시키고, 배기가스 정화 장치(2) 내에서도 포스트 분사에 의해 배기가스 온도를 상승시킨다(약 600℃ 정도). 비작업 재생 제어에서의 애프터 분사는 어시스트 재생 제어나 리셋 재생 제어보다 리타드(지각)시켜서 행하여진다. 비작업 재생 제어에서는, 엔진[1(1a)]의 출력을 최대 출력보다 낮은 비작업시 최대 출력(예를 들면, 최대 출력의 80% 정도)으로 제한하고 있다. 이 경우, 엔진[1(1a)]의 회전 속도(N)를 소정 고속 회전 속도로 유지하므로, 토크(T)를 억제해서 비작업시 최대 출력이 되도록 커먼 레일 장치(17)의 연료 분사량을 조절한다.
이하, 도 26~도 29를 참조하여 제 1 실시형태에 있어서의 엔진 장치[디젤 엔진(1)]을 탑재한 작업 차량에 대해서, 도면에 의거하여 설명한다. 도 26~도 29는 작업 차량으로서의 휠 로더의 설명도이다.
도 26~도 29에 나타내는 휠 로더(211)는 좌우 한쌍의 전륜(213) 및 후륜(214)을 갖는 주행 기체(216)를 구비하고 있다. 주행 기체(216)에는 조종부(217)와 엔진(1)이 탑재되어 있다. 주행 기체(216) 앞측부에는 작업부인 로더 장치(212)를 장착하여, 로더 작업을 행하는 것이 가능하게 구성되어 있다. 조종부(217)에는 오퍼레이터가 착좌하는 조종 좌석(219)과, 조종 핸들(218)과, 엔진(1) 등을 출력 조작하는 조작 수단이나, 로더 장치(212)용의 조작 수단으로서의 레버 또는 스위치 등이 배치되어 있다.
휠 로더(211)의 앞부이며 전륜(213)의 상방에는, 상술한 바와 같이 작업부인 로더 장치(212)를 구비하고 있다. 로더 장치(212)는 주행 기체(216)의 좌우 양측에 배치된 로더 포스트(222)와, 각 로더 포스트(222)의 상단에 상하 요동 가능하게 연결된 좌우 한쌍의 리프트 암(223)과, 좌우 리프트 암(223)의 선단부에 상하 요동 가능하게 연결된 버킷(224)을 갖고 있다.
각 로더 포스트(222)와 이것에 대응한 리프트 암(223) 사이에는 리프트 암(223)을 상하 요동시키기 위한 리프트 실린더(226)가 각각 설치되어 있다. 좌우 리프트 암(223)과 버킷(224) 사이에는 버킷(224)을 상하 요동시키기 위한 버킷 실린더(228)가 설치되어 있다. 이 경우, 조종 좌석(219)의 오퍼레이터가 로더 레버(도시 생략)를 조작함으로써 리프트 실린더(226)나 버킷 실린더(228)가 신축 작동하고, 리프트 암(223)이나 버킷(224)을 상하 요동시켜 로더 작업을 실행하도록 구성하고 있다.
이 휠 로더(211)에 있어서, 엔진(1)은 조종 좌석(219)의 하측에서 플라이휠 하우징(10)이 주행 기체(216)의 앞부측에 위치하도록 배치된다. 즉, 엔진(1)은 엔진 출력축의 방향이 로더 장치(212)와 카운터 웨이트(215)가 배열된 전후 방향을 따르도록 엔진(1)이 배치되어 있다. 그리고, 이 엔진(1)의 후방에 있어서 냉각팬(9)의 정면 후측에, 전방으로부터 순서대로 오일 쿨러(25) 및 라디에이터(24)가 배치된다. 또한, 엔진(1)의 전방 상측에 있어서 플라이휠 하우징(10) 상부에 고정된 배기가스 정화 장치(2)가 배치된다.
배기가스 정화 장치(2)는 그 정화 입구관(36)이 엔진(1) 우측방에 설치되는 배기 매니폴드(7)의 배기 출구(71)에 직접 접속된다. 이 배기가스 정화 장치(2)는 그 배기가스의 이동 방향이 동 방향이 되도록 설치된다. 즉, 정화 입구관(36)으로부터 배기가스 정화 케이스(38) 내에 유입된 배기가스가, 정화 케이스(38) 내를 우측으로부터 좌측을 향해서 흘러서 입자상 물질(PM)이 제거된다. 그리고, 정화된 배기가스가 배기가스 정화 장치(2)의 왼쪽 하측 측면에서 접속되는 테일 파이프(135)를 통해서 기체 밖으로 방출된다.
또한, 엔진(1)은 그 좌측방에서 새 공기(외부 공기)를 흡인하는 에어클리너(32)와 연결된다. 에어클리너(32)는 엔진(1)의 좌측 후방이며, 배기가스에 의거한 배기 열에 의해 가온되는 배기가스 정화 장치(2)로부터 이간된 위치에 배치된다. 즉, 에어클리너(32)는 엔진(1) 후방의 라디에이터(24)의 좌측방이며, 배기가스 정화 장치(2)로부터의 열에 영향을 받지 않는 위치에 배치된다. 따라서, 수지 성형품 등으로 구성되어서 열에 약한 에어클리너(32)가, 배기가스 정화 장치(2)를 통과하는 배기가스에 의거한 배기 열에 의한 변형 등과 같은 영향이 미치는 것을 억제할 수 있다.
이와 같이, 조종 좌석(219) 하측 및 후방에 배치되는 엔진(1), 배기가스 정화 장치(2), 라디에이터(24) 및 에어클리너(32)는 카운터 웨이트(215)의 상측에 배치되는 보닛(220)에 의해 덮여진다. 이 보닛(220)은 조종부(217)의 바닥면으로부터 돌기된 시트 프레임(전방 커버부)(221)으로서 구성됨과 아울러, 조종부(217) 내의 전방 부분이, 조종부(217)의 후방 부분이 개폐 가능한 보닛 커버(229)(돌출 커버부)로서 구성된다.
즉, 엔진(1) 앞부의 상방을 시트 프레임(221)이 덮음으로써, 이 엔진(1) 전방 상측에 배치되는 배기가스 정화 장치(2)도 시트 프레임(221)이 덮는다. 한편, 보닛 커버(229)가 엔진(1) 후방부의 상방으로부터 후방을 향해서 덮는 형상을 구비함으로써, 엔진(1) 후방에 배치되는 라디에이터(24) 및 오일 쿨러(25)도 덮는다.
보닛(220)의 시트 프레임(221)의 상측에는 조종 좌석(219)이 착탈 가능하게 설치된다. 이것에 의해, 시트 프레임(221)으로부터 조종 좌석(219)을 이탈했을 때에 시트 프레임(221) 상면이 개방되기 때문에, 시트 프레임(221) 하측의 엔진(1) 및 배기가스 정화 장치(2) 등에 대해서 메인터넌스가 가능해진다. 또한, 조종 좌석(219)을 착탈 가능하게 하는 구성에 한정되는 것은 아니고, 조종 좌석(219)이 시트 프레임(221)의 상방에서 앞측으로 경동함으로써 시트 프레임(221) 상면을 개방시키는 것으로 해도 좋다. 이때, 도 27에 나타내는 예와 같이, 조종 좌석(219)이 고정 설치된 시트 프레임(221) 자체가 앞측으로 경동함으로써 엔진(1) 등의 상측이 개방되는 것으로 해도 좋다.
보닛(220)이 그 전방에 상면을 개구 가능하게 한 시트 프레임(221)을 구비함으로써 시트 프레임(221)의 상면을 폐쇄했을 때, 시트 프레임(1)이 엔진(1) 전방 상측에 배치되는 배기가스 정화 장치(2)를 덮는다. 따라서, 비바람 등에 기인한 배기가스 정화 장치(2)의 온도 저하를 억제할 수 있어, 배기가스 정화 장치(2)를 적정 온도로 유지하기 쉽다. 또한, 작업자가 배기가스 정화 장치(2)에 접촉할 우려를 적게 할 수 있다. 한편, 시트 프레임(221)의 상면을 개방했을 때, 엔진(1) 전방 상측이 개방되기 때문에 엔진(1) 전방 상측에 배치되는 배기가스 정화 장치(2)로의 액세스가 용이해지기 때문에, 메인터넌스 작업이 행하기 쉽다.
한편, 시트 프레임(211) 후방에 있어서, 보닛(220)은 시트 프레임(221)의 상면보다 상방으로 돌출시킨 보닛 커버(229)를 구비한다. 이 보닛 커버(229)는 카운터 웨이트(215) 상측에 배치됨으로써 엔진(1) 후방에 배치되는 라디에이터(24) 및 오일 쿨러(25)를 덮음과 아울러, 개폐 가능하게 구성된다. 즉, 도 28에 나타내는 예와 같이, 보닛 커버(229)의 전방 상측에 배치된 힌지부(230)가 보닛 커버(229)를 회동 가능하게 축지지하는 구성으로 하여, 보닛 커버(229)를 앞측 상방으로 회동시켜서 엔진(1) 후방 상측이 개방되는 것으로 해도 좋다. 이때, 보닛 커버(229)가 유압 댐퍼 등을 통해서 주행 기체(216)와 연결됨으로써, 보닛 커버(229)를 개방했을 때에 지지되는 구성으로 해도 좋다.
엔진(1)은 플라이휠 하우징(10)의 앞면측에 미션 케이스(132)가 연결되어 있다. 엔진(1)으로부터 플라이휠(11)을 경유한 동력은 미션 케이스(132)에서 적당하게 변속되어, 전륜(213) 및 후륜(214)이나 리프트 실린더(226) 및 버킷 실린더(228) 등의 유압 구동원(133)에 전달되게 된다.
또한, 도 30 및 도 31을 참조하여 포크리프트카(120)에 상기 디젤 엔진(1)(제 1 실시형태에 있어서의 엔진 장치)을 탑재한 구조를 설명한다. 도 30 및 도 31에 나타내는 바와 같이, 포크리프트카(120)는 좌우 한쌍의 전륜(122) 및 후륜(123)을 갖는 주행 기체(124)를 구비하고 있다. 주행 기체(124)에는 조종부(125)와 엔진(1)이 탑재되어 있다. 주행 기체(124) 앞측부에는 하역 작업을 위한 포크(126)를 갖는 작업부(127)가 설치되어 있다. 조종부(125)에는 오퍼레이터가 착좌하는 조종 좌석(128)과, 조종 핸들(129)과, 엔진(1) 등을 출력 조작하는 조작 수단이나, 작업부(127)용의 조작 수단으로서의 레버 또는 스위치 등이 배치되어 있다.
작업부(127)의 구성 요소인 마스트(130)에는 포크(126)가 승강 가능하게 배치되어 있다. 포크(126)를 승강 이동시켜서 하물을 실은 팰릿(도시 생략)을 포크(126)에 상부 적재시키고, 주행 기체(124)를 전후진 이동시켜서 상기 팰릿의 운반 등의 하역 작업을 실행하도록 구성하고 있다.
이 포크리프트카(120)에 있어서, 엔진(1)은 조종 좌석(운전 좌석)(128)의 하측에 배치됨과 아울러, 플라이휠 하우징(10)이 주행 기체(124)의 앞부측에 위치하도록 배치되어 있다. 그리고, 배기가스 정화 장치(2)가 엔진(1)의 전방 상측에 배치된다. 즉, 엔진(1)의 전방에 설치한 플라이휠 하우징(10)의 상방에 배기가스 정화 장치(2)가 배치된다. 또한, 엔진(1)의 후방에는 냉각팬(9)에 대치하는 위치에 라디에이터(24) 및 오일 쿨러(25)가 배치되고, 엔진(1)의 좌측방에 접속되는 에어클리너(32)가 엔진(1)의 좌측 후방이 되는 라디에이터(24)의 좌측방에 배치된다.
이와 같이, 조종 좌석(128) 하측 및 후방에 배치 되는 엔진(1), 배기가스 정화 장치(2), 라디에이터(24) 및 에어클리너(32)는 카운터 웨이트(131)의 상측에 배치되는 보닛(136)에 의해 덮여진다. 그리고, 보닛(136)은 보닛(136) 내의 엔진(1)이나 배기가스 정화 장치(2)에 작업자가 액세스 가능해지도록 조종 좌석(128)이 착탈 가능하게 되고, 전방 상면 부분이 개구되도록 구성된다. 또한, 보닛(136)의 후방에 대해서도 개폐 가능하게 구성된다.
상술한 바와 같이, 디젤 엔진(1)은 크랭크축(3)의 방향이 작업부(127)와 카운터 웨이트(131)가 배열되는 전후 방향을 따르도록, 디젤 엔진(1)이 배치되어 있다. 플라이휠 하우징(10)의 앞면측에는 미션 케이스(132)가 연결되어 있다. 디젤 엔진(1)으로부터 플라이휠(11)을 경유한 동력은 미션 케이스(132)에서 적당하게 변속되어, 전륜(122) 및 후륜(123)이나 포크(126)의 유압 구동원(133)에 전달되게 된다.
이하, 도 32~도 34를 참조하여 상기 제 2 실시형태의 엔진 장치[디젤 엔진(1a)]를 탑재한 작업기에 대해서, 도면에 의거하여 설명한다. 도 32~도 34는 정치형 작업기로서의 엔진 발전기의 설명도이다.
도 32~도 34에 나타내는 바와 같이, 정치형 작업기는 기체 프레임대(251) 상에 사각 상자형의 기체 케이싱(252)을 적재한다. 기체 프레임대(251) 상면 중 기체 케이싱(252)의 내부 중앙에 디젤 엔진(1)을 설치한다. 디젤 엔진(1a) 앞면측의 냉각팬(9) 설치측에 라디에이터(24)를 배치한다. 디젤 엔진(1a) 배면측에 후술하는 발전기(268)가 배치되고, 발전기(268) 설치측의 기체 케이싱(252) 측벽에 조작 패널부(257)와 외기 도입구부(258)를 형성하고 있다.
또한, 디젤 엔진(1a)의 우측면측의 흡기 매니폴드(6) 설치부에 외부 공기를 제진·정화하는 에어클리너(32)와, 흡기 매니폴드(6)로부터 디젤 엔진(1a)의 각 기통에 배기가스의 일부를 환류시키는 배기가스 재순환 장치(EGR)(26)를 설치한다. 배기가스 재순환 장치(26)와 흡기관(33)을 통해서 흡기 매니폴드(6)에 에어클리너(32)를 접속시켜, 에어클리너(32)로부터 디젤 엔진(1a)에 새 공기를 공급하고 있다.
한편, 디젤 엔진(1a)의 좌측면측의 배기 매니폴드(7) 설치부에 배기 스로틀 밸브(배기 스로틀 장치)(65)를 설치한다. 배기 스로틀 밸브(65)를 통해서 배기 매니폴드(7)에 플라이휠 하우징(10a) 상에 고정된 배기가스 정화 장치(2)의 입구관(36)을 접속시킨다. 또한, 배기가스 정화 장치(2)가 테일 파이프(135)에 접속되어 있고, 디젤 엔진(1a)의 배기가스는 테일 파이프(135)로부터 기체 케이싱(252)의 외부로 방출된다.
라디에이터(24) 설치측의 기체 케이싱(252) 측벽에 난기 배출구부(259)를 형성함과 아울러, 라디에이터(24) 설치측의 기체 프레임대(251) 상면에 디젤 엔진(1a)용의 연료 탱크(260)를 배치하고 있다. 또한, 기체 케이싱(252)의 측벽에 도어(270)를 개폐 가능하게 설치하고, 에어클리너(32) 또는 배기가스 정화 케이스(21)의 메인터넌스 작업 등을 행한다. 작업자는 이 도어(270)로부터 기체 케이싱(252) 내부에 출입 가능하게 구성할 수 있다.
디젤 엔진(1a)의 플라이휠 하우징(10a)에 작업기로서의 발전기(268)를 부착하고 있다. 작업자가 수동 조작으로 계단(繼斷)시키는 PTO 클러치(269)를 통해서 디젤 엔진(1a)의 출력축(크랭크축)(3)에 발전기(268)의 구동축을 연결시켜, 디젤 엔진(1a)으로 발전기(268)를 구동한다. 발전기(268)의 전력은 전기 케이블로 원격 장소의 전동 기기 등의 전원으로서 공급하도록 구성하고 있다. 또한, 발전기(268)와 마찬가지로 디젤 엔진(1a)으로 구동하는 컴프레서 또는 유압 펌프 등을 설치하여, 건축 공사 또는 토목 공사 등에 사용하는 정치형 작업기를 구성하는 것도 가능하다.
또한, 도 35 및 도 36을 참조하여 트랙터(280)에 상기 디젤 엔진(1a)(제 2 실시형태에 있어서의 엔진 장치)을 탑재한 구조를 설명한다. 도 35 및 도 36에 나타내는 바와 같이, 트랙터(280)의 개요에 대하여 설명한다. 실시형태에 있어서의 트랙터(280)의 주행 기체(282)는 주행부로서의 좌우 한쌍 전차륜(283)과 마찬가지로 좌우 한쌍의 후차륜(284)으로 지지되어 있다. 주행 기체(282)의 앞부에 탑재한 동력원으로서의 커먼 레일식의 디젤 엔진(1a)으로 후차륜(284) 및 전차륜(283)을 구동함으로써, 트랙터(280)는 전후 주행하도록 구성되어 있다. 엔진(1a)은 보닛(286)으로 덮어져 있다.
주행 기체(282)의 상면에는 캐빈(287)이 설치되고, 그 캐빈(287)의 내부에는 조종 좌석(288)과, 키를 잡음으로써 전차륜(283)의 조향 방향을 좌우로 움직이도록 한 조종 핸들(둥근 핸들)(289)이 배치되어 있다. 캐빈(287)의 저부보다 하측에는 엔진(1a)에 연료를 공급하는 연료 탱크(291)가 설치되어 있다. 주행 기체(282)의 후방부에는 엔진(1a)으로부터의 회전 동력을 적당하게 변속해서 전후 사륜(283, 283, 284, 284)에 전달하기 위한 미션 케이스(297)가 탑재되어 있다. 좌우의 후차륜(284)의 상방은 주행 기체(282)에 고정된 펜더(299)로 덮어져 있다.
이 트랙터(280)에 있어서, 엔진(1a)은 캐빈(287) 전방의 보닛(286) 하측의 엔진룸 내에 배치됨과 아울러, 플라이휠 하우징(10a)이 캐빈(287)의 앞측에 위치하도록 배치되어 있다. 그리고, 배기가스 정화 장치(2)가 엔진(1a)의 후방 상측에 배치된다. 즉, 엔진(1a)의 후방에 설치한 플라이휠 하우징(10a)의 상방에 배기가스 정화 장치(2)가 배치된다. 또한, 엔진(1a)의 전방에는 냉각팬(9)에 대치하는 위치에 라디에이터(24), 오일 쿨러(25), 및 에어클리너(32) 각각이 배치된다.
이와 같이, 캐빈(287) 전방에 배치되는 엔진(1a), 배기가스 정화 장치(2), 라디에이터(24) 및 에어클리너(32)는 캐빈(287)의 앞측에 배치되는 보닛(286)에 의해 덮여진다. 그리고, 보닛(286)은 엔진(1a)이나 배기가스 정화 장치(2)에 작업자가 액세스 가능해지도록 개폐 가능하게 구성된다. 또한, 엔진(1a)은 크랭크축(3)이 트랙터(280)의 전후 방향을 따르도록 배치되어 있다. 그리고, 배기가스 정화 장치(2)는 길이 방향을 트랙터(280)의 좌우 방향을 따르도록 하여, 엔진(1a)의 크랭크축(3)과 길이 방향이 직교하도록 배치되어 있다.
또한, 본원 발명은 상술의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 다양한 형태로 구체화할 수 있다. 또한, 본원 발명에 있어서의 각 부의 구성은 도시의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본원 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경이 가능하다.
1, 1a : 디젤 엔진 2 : 배기가스 정화 장치
7 : 배기 매니폴드 10, 10a : 플라이휠 하우징
13 : 오일 필터 13a : 오일 배관
13b : 오일 배관 13c : 오일 배관 접속부
13d : 필터부 18 : 오일 쿨러
18a : 냉각수 배관 18b : 냉각수 배관
18c : 냉각수 배관 접속부 18d : 오일 배관 접속부
29 : EGR 쿨러 30 : 재순환 배기가스관
36 : 정화 입구관 36a : 입구 플랜지체
36x : 매입 볼트 36y : 입구 플랜지용 너트
65 : 배기 스로틀 장치 66, 66a, 66b : 중계관
68 : 스로틀 밸브 케이스 69 : 액츄에이터 케이스
70 : 수냉 케이스 75 : 냉각수 리턴 호스
76 : 냉각수 출구관 77 : 냉각수 입구관
78 : 중계 호스 79 : 냉각수 인출 호스
80 : 연결 다리체 81 : 고정 다리체
82 : 가스 온도 센서 83 : 압력 인출구
84 : 배기 압력 센서 85 : 배기압 센서 파이프
86 : 배기압 호스 89, 89a : DPF 부착부

Claims (4)

  1. 엔진의 배기가스를 처리하는 배기가스 정화 장치를 구비하고, 상기 엔진의 상면측에 상기 배기가스 정화 장치를 배치하는 엔진 장치에 있어서,
    상기 엔진의 크랭크축에 상기 배기가스 정화 장치의 길이 방향을 직교시키고, 상기 엔진의 배기 매니폴드와 상기 배기가스 정화 장치의 배기가스 입구의 사이에 배기 스로틀 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기 스로틀 장치의 상면측에 중계관을 체결하고, 상기 배기 매니폴드에 대하여 상기 배기 스로틀 장치와 상기 중계관을 다층상으로 배치하여 최상층부의 상기 중계관에 상기 배기가스 정화 장치의 배기가스 입구를 연결한 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 배기 스로틀 장치에 엔진 컨트롤러를 출력 접속시켜서 상기 배기가스 정화 장치의 재생시에 상기 배기 스로틀 장치의 개방도 제어를 실행 가능하게 구성 한 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔진 등이 탑재되는 본기 프레임에 대향 설치시키는 상기 배기가스 정화 장치의 일측면과 상기 배기 스로틀 장치의 외측면을 동일 높이의 면으로 형성한 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
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