WO2014006978A1 - エンジンユニットおよび作業車両 - Google Patents

Abstract

　２セットの組立体（２ａ、２ｂ）は、組立体（２ａ）のディーゼル微粒子捕集フィルター装置（３）、組立体（２ａ）の選択還元触媒装置（４）、組立体（２ｂ）の選択還元触媒装置（４）、組立体（２ｂ）のディーゼル微粒子捕集フィルター装置（３）の順で並ぶように配置されている。組立体（２ａ）の選択還元触媒装置（４）と組立体（２ｂ）の選択還元触媒装置（４）との各々の排気口（６ａ）から上方に延びるように排気筒（６）が設けられている。２つの排気筒（６）は、組立体（２ａ、２ｂ）の選択還元触媒装置（４）の各長手方向（Ｂ１、Ｂ２）に直交する仮想の平面（Ｅ）上に位置している。これにより２セットの組立体（２ａ、２ｂ）を設けた構成において、エンジン（１０）の吸気位置をそのエンジン（１０）の排気を吸い込みにくい位置に決定することが容易となる。

Description

エンジンユニットおよび作業車両

　本発明は、エンジンユニットおよび作業車両に関する。

　油圧ショベル、ブルドーザ、ホイールローダなどの作業車両には、排気処理装置が搭載されている。排気処理装置としては、たとえばディーゼル微粒子捕集フィルター装置（ＤＰＦ）、ディーゼル酸化触媒装置（ＤＯＣ）、および選択還元触媒装置（ＳＣＲ）などが存在する。

　排気処理装置を備えた作業車両は、たとえば特開２０１２－０９７４１３号公報（特許文献１参照）に開示されている。

　この公報においては、アッパーフレーム上に支持脚を介在してテーブルが配置され、そのテーブル上に排気処理ユニットを構成する第１排気処理装置と第２排気処理装置とが配置されている。エンジンと第１排気処理装置とは接続管によって接続されている。

特開２０１２－０９７４１３号公報

　エンジンの燃焼に用いられる空気の吸気位置は、そのエンジンの排気を吸い込まない位置となることが好ましい。

　ここで、大型のエンジンを搭載した車両では排気ガス処理能力が不十分となる場合があり、排気ガス処理能力を高めるために排気処理ユニットを複数設けることも考えられる。しかし、排気処理ユニットを複数設けると、排気の位置が複数になるため、吸気位置の設定が難しくなる。

　本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気処理ユニットを複数設けた構成において、エンジンの燃焼に用いられる空気の吸気位置を、当該エンジンの排気を吸い込みにくい位置に決定することが容易なエンジンユニットおよび作業車両を提供することである。

　本発明のエンジンユニットは、エンジンと、第１排気処理装置と、第２排気処理装置と、第３排気処理装置と、第４排気処理装置と、第１排気管と、第２排気管とを備えている。第１排気処理装置は、エンジンからの排気ガスを処理する。第２排気処理装置は、第１排気処理装置を経た排気ガスを処理する。第３排気処理装置は、エンジンからの排気ガスを処理する。第４排気処理装置は、第３排気処理装置を経た排気ガスを処理する。第１排気管は、第２排気処理装置の排気口から上方に延びている。第２排気管は、第４排気処理装置の排気口から上方に延びている。第１から第４排気処理装置は、各々の長手方向が並列するように、第１排気処理装置、第２排気処理装置、第４排気処理装置、第３排気処理装置の順で並べて配置されている。第２排気処理装置の第１排気管と第４排気処理装置の第２排気管との各々は、第２排気処理装置の長手方向および第４排気処理装置の長手方向における同一の端部側に並べて配置されている。

　本発明のエンジンユニットによれば、第１から第４排気処理装置が設けられているため、排気ガス処理能力を高めることができ、大型のエンジンを搭載した車両においても十分な排気ガス処理能力を得ることができる。

　また互いに隣り合う第２および第４排気処理装置のそれぞれに第１および第２排気管が設けられ、かつ第１および第２排気管は第２および第４排気処理装置の各々の長手方向における同一の端部側に並べて配置されている。このため、第１および第２排気管の位置を互いに接近させることができ、排気の流れ方向が把握されやすくなり、エンジンの燃焼に用いられる空気の吸気位置を、当該エンジンの排気を吸い込みにくい位置に決定することが容易となる。

　上記のエンジンユニットにおいて、第１排気処理装置と第２排気処理装置、第２排気処理装置と第４排気処理装置、および第４排気処理装置と第３排気処理装置とはそれぞれ平面視で間隔を有して離れて配置されている。

　これにより第１から第４排気処理装置を互いに間隔をあけながら詰めて配置することが可能となる。

　上記のエンジンユニットにおいて、第１排気処理装置と第２排気処理装置との間を接続する第１中継接続管と、第３排気処理装置と第４排気処理装置との間を接続する第２中継接続管とがさらに備えられている。平面視において、第１排気処理装置と第２排気処理装置との間隔、第２排気処理装置と第４排気処理装置との間隔、および第４排気処理装置と第３排気処理装置との間隔の各々は、第１中継接続管の径および第２中継接続管の径よりも小さい。

　これにより第１から第４排気処理装置を詰めて配置することができるため、第１から第４排気処理装置をコンパクトに配置することが可能となる。

　本発明の作業車両は、上記のいずれかに記載のエンジンユニットを有している。
　本発明の作業車両によれば、排気処理ユニットを複数設けた構成において、エンジンの吸気位置をそのエンジンの排気を吸い込みにくい位置に決定することが容易となる。

　以上説明したように本発明によれば、排気処理ユニットを複数設けた構成において、エンジンの燃焼に用いられる空気の吸気位置を、当該エンジンの排気を吸い込みにくい位置に決定することが容易なエンジンユニットおよび作業車両を実現することができる。

本発明の一実施の形態における油圧ショベルの構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示す油圧ショベルのエンジンルーム付近を拡大し、内部のエンジンと排気処理構造体とを透視して示す部分透視斜視図である。 図１に示す油圧ショベルのエンジンと排気処理構造体とを斜め後方から示す概略斜視図である。 図３に示す排気処理構造体の構成を上方から概略的に示す平面図である。 図３に示すエンジンと排気処理構造体と接続管とを後方から概略的に示す後面図である。 エンジンと排気処理構造体とが互いに独立してフレームに支持された構成を後方（背面）から概略的に示す後面図（背面図）である。 排気処理構造体とエンジンとが互いに独立してフレームに支持された構成を側方から概略的に示す側面図である。 排気処理構造体をフレームに支持するための支持体の構成を分解して示す分解斜視図である。 排気処理構造体のミキシング配管と尿素水タンクとが尿素水配管により接続された構成を示す概略斜視図である。 接続管の変形例の構成を概略的に示す後面図である。 排気処理構造体がエンジンに支持された構成を概略的に示す斜視図である。 エアクリーナがエンジンの吸気側に接続された様子を斜め後方から示す概略斜視図である。 エアクリーナおよび傘部分がエンジンフードの外側に外付けされた構成を示す前方から示す概略斜視図である。 エアクリーナがエンジンフードの内側に内装され、かつ傘部分がエンジンフードの外側に位置する構成を示す前方から示す概略斜視図である。 エアクリーナがエンジンフードの内側に内装され、かつ傘部分が無い構成を示す前方から示す概略斜視図である。

　以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
　まず本発明の実施の形態における作業車両の一例として油圧ショベルの構成について図１を用いて説明するが、本発明はホイールローダ、ブルドーザなどの排気処理ユニットを含むエンジンユニットを備えた作業車両に適用可能である。

　なお以下の図の説明において、前後方向とは、油圧ショベル３０の前後方向を意味する。言い換えれば、前後方向とは、キャブ３１ａの運転席に着座した運転者から見た前後方向を意味する。また、左右方向、あるいは側方とは、油圧ショベル３０の車幅方向を意味する。言い換えれば、左右方向、車幅方向、あるいは側方とは、上述の運転者から見た左右の方向である。また、以下の図においては、前後方向を図中矢印Ｘ、左右方向を図中矢印Ｙ、上下方向を図中矢印Ｚで示している。

　図１は、本発明の一実施の形態における油圧ショベルの構成を概略的に示す斜視図である。図１を参照して、本実施の形態の油圧ショベル３０は、下部走行体４０と、上部旋回体３１と、作業機３２とを主に有している。下部走行体４０と上部旋回体３１とにより作業車両本体が構成されている。

　下部走行体４０は左右一対の履帯装置５０を有している。この左右一対の履帯装置５０の各々は履帯を有している。この左右一対の履帯装置５０が回転駆動することにより油圧ショベル３０が自走可能なように構成されている。

　上部旋回体３１は下部走行体４０に対して旋回自在に設置されている。この上部旋回体３１は、前方左側（車両前側）にキャブ３１ａを有し、後方側（車両後側）にエンジンユニット（エンジン、排気処理構造体など）を収納するエンジンルームおよびカウンタウェイト３１ｃを有している。エンジンルームの上方はエンジンフード３１ｂにより覆われている。カウンタウェイト３１ｃは、エンジンルームの後方に配置されている。

　作業機３２は上部旋回体３１の前方側に軸支されており、たとえばブーム３２ａ、アーム３２ｂ、バケット３２ｃ、油圧シリンダなどを有している。ブーム３２ａの基端部は、上部旋回体３１に回転可能に連結されている。またアーム３２ｂの基端部はブーム３２ａの先端部に回転可能に連結されている。バケット３２ｃは、アーム３２ｂの先端部に回転可能に連結されている。ブーム３２ａ、アーム３２ｂおよびバケット３２ｃの各々が油圧シリンダによって駆動されることにより作業機３２は駆動可能である。

　次に、上記油圧ショベルに搭載されたエンジンユニット（エンジン、排気処理構造体および接続管を含む）の構成について図２～図９を用いて説明する。

　図２は、図１に示す油圧ショベルのエンジンルーム付近を拡大し、内部のエンジンと排気処理構造体とを透視して示す部分透視斜視図である。図２を参照して、エンジンルーム内には、上記のとおりエンジンユニットが配置されている。このエンジンユニットは、エンジン１０と、排気処理構造体１と、支持物２０Ａと、第１および第２接続管７ａ、７ｂ（図３など）とを主に有している。

　エンジン１０は、たとえば２０リットル以上の総排気量を有する大型のディーゼルエンジンである。

　排気処理構造体１はエンジン１０の上方に配置されている。この排気処理構造体１は、２セットの組立体（第１および第２排気処理ユニット）２ａ、２ｂを有している。組立体２ａ（第１排気処理ユニット）は、第１排気処理装置３と、第２排気処理装置４と、第１中継接続管５と、排気筒６（第１排気管）とを有している。組立体２ｂ（第２排気処理ユニット）は、第３排気処理装置３と、第４排気処理装置４と、第２中継接続管５と、排気筒６（第２排気管）とを有している。

　第１および第２排気処理装置３、４の組合せは、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置、ディーゼル酸化触媒装置、および選択還元触媒装置から適切な組合せを選択することができる。また第３および第４排気処理装置３、４の組合せも、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置、ディーゼル酸化触媒装置、および選択還元触媒装置から適切な組合せを選択することができる。

　本実施の形態においては、第１および第３排気処理装置３、３の各々はたとえばディーゼル微粒子捕集フィルター装置であり、第２および第４排気処理装置４、４の各々はたとえば選択還元触媒装置４である。また第１および第２中継接続管５、５の各々はたとえばミキシング配管である。

　ディーゼル微粒子捕集フィルター装置３は、エンジン１０からの排気を処理する装置であり、フィルター（図示せず）と、そのフィルターに付設されたヒータ（図示せず）とを主に有している。ディーゼル微粒子捕集フィルター装置３は、エンジンの排気中に含まれる粒子状物質をフィルターによって捕集し、捕集した粒子状物質を焼却するよう構成されている。フィルターは、たとえばセラミックよりなっている。

　選択還元触媒装置４は、エンジン１０からの排気を処理する装置であり、還元剤としてたとえば尿素水を加水分解して窒素酸化物ＮＯ_xを還元するためのものである。選択還元触媒装置４は、原理的には、アンモニア（ＮＨ₃）が窒素酸化物（ＮＯ_x）と化学反応することで窒素（Ｎ₂）と水（Ｈ₂Ｏ）とに還元されることを応用したものである。ただしアンモニアを油圧ショベル３０に積むのは危険なので、還元剤タンクとして、たとえば尿素水を入れた尿素水タンク２１（図９）が油圧ショベル３０に搭載されている。ただし還元剤は、尿素水に限定されるものではなく、窒素酸化物ＮＯ_xを還元できるものであればよい。

　ミキシング配管５は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置３と選択還元触媒装置４との間を接続している。つまり、ミキシング配管５によりディーゼル微粒子捕集フィルター装置３と選択還元触媒装置４とが接続されている。このミキシング配管５は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置３から選択還元触媒装置４へ向かう排気に、たとえば尿素水を噴射し、排気に尿素を混合するための部分である。

　排気筒６は、選択還元触媒装置４の排気口６ａから上方に延びるように選択還元触媒装置４に接続されている。排気筒６は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置３と選択還元触媒装置４とを通過した後の排気を大気中に排出するためのものである。この排気筒６はエンジンフード３１ｂから上方へ突き出している。

　上記２セットの組立体２ａ、２ｂは、平面視において、組立体２ａのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３、組立体２ａの選択還元触媒装置４、組立体２ｂの選択還元触媒装置４、組立体２ｂのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３の順で並ぶように配置されている。

　この２セットの組立体２ａ、２ｂは、支持物２０Ａによりエンジン１０上に位置するように支持されている。この支持物２０Ａは、排気処理構造体１を支持するものであり、車体フレーム上に置かれたプレート板１１と、縦フレーム１２と、横フレーム１３と、サブブラケット１４と、小型ブラケット（図示せず）とを有している。支持物２０Ａの構成の詳細については後述する。

　図３は、図１に示す油圧ショベルのエンジンと排気処理構造体とを斜め後方から示す概略斜視図である。図３を参照して、本実施の形態のエンジンユニットにおいては、排気処理構造体１とエンジン１０との間は、第１および第２接続管７ａ、７ｂにより接続されている。

　つまり第１接続管７ａはエンジン１０からの排気ガスを組立体２ａのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３に導いている。また第２接続管７ｂはエンジン１０からの排気ガスを組立体２ｂのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３に導いている。

　第１および第２接続管７ａ、７ｂの各々は、伸縮可能なベローズ部７ａａ、７ｂａを有するベローズ形伸縮管継手である。第１および第２接続管７ａ、７ｂの各々は、耐熱性および耐腐食性の観点から、たとえばステンレスなどの鋼材からなっている。

　第１接続管７ａには、ベローズ部７ａａとして、たとえば２つのベローズ部分７ａａ、７ａａが設けられている。第２接続管７ｂには、ベローズ部７ｂａとして、たとえば２つのベローズ部分７ｂａ、７ｂａが設けられている。しかし、第１および第２接続管７ａ、７ｂのそれぞれに設けられるベローズ部分７ａａ、７ｂａの個数はこれに限定されるものではなく、１つまたは３つ以上であってもよい。また、第１接続管７ａに設けられるベローズ部分７ａａの個数と、第２接続管７ｂに設けられるベローズ部分７ｂａの個数とは同じでなくてもよく、異なっていてもよい。

　図４は、図３に示す排気処理構造体の構成を上方から概略的に示す平面図である。図４を参照して、組立体２ａ、２ｂの各々のディーゼル微粒子捕集フィルター装置３は略円柱状の外形を有している。また組立体２ａ、２ｂの各々の選択還元触媒装置４は略円柱状の外形を有している。

　２つのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３と２つの選択還元触媒装置４との各構成装置３、４は円柱形状の中心軸線Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の方向において径方向よりも長く延びている。このため、構成装置３、４の各々の長手方向は、上記中心軸線Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の各々の方向に対応している。

　構成装置３、４の各々は、平面視において、それぞれの長手方向が互いに並列（並走）するように配置されている。つまり構成装置３、４の各々の中心軸線Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２が互いに並列（並走）するように配置されている。構成装置３、４の各々の中心軸線Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２は互いに並列（並走）していれば、互いに平行でなくてもよいが平行であってもよい。

　２つのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３の各々の長手方向Ａ１、Ａ２の一方端側には、第１および第２接続管７ａ、７ｂの各々が接続される吸気口３ａが設けられている。２つのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３の各々の長手方向Ａ１、Ａ２の他方端側には、ミキシング配管５が接続される排気口５ａが設けられている。これにより２つのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３の各々は、矢印Ｓ１、Ｓ２で示すようにディーゼル微粒子捕集フィルター装置３の長手方向Ａ１、Ａ２が排気の移動経路となるように構成されている。

　２つの選択還元触媒装置４の各々の長手方向の一方端側には、ミキシング配管５が接続される吸気口５ｂが設けられている。２つの選択還元触媒装置４の各々の長手方向Ｂ１、Ｂ２の他方端側には、排気筒６が接続される排気口６ａが設けられている。これにより２つの選択還元触媒装置４の各々は、矢印Ｓ３、Ｓ４で示すように選択還元触媒装置４の長手方向Ｂ１、Ｂ２が排気の移動経路となるように構成されている。この選択還元触媒装置４における排気の移動方向はディーゼル微粒子捕集フィルター装置３における排気の移動方向は同じ方向である。

　また２つのミキシング配管５の各々は、矢印Ｓ５、Ｓ６で示すようにミキシング配管５の長手方向が排気の移動経路となるように構成されている。なおミキシング配管５における排気の移動方向は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置３および選択還元触媒装置４の各々における排気の移動方向と逆方向である。

　２つのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３と２つの選択還元触媒装置４とは、各長手方向Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２に対して交差する方向（たとえば直交方向）に沿って並んでいる。より具体的には、２つのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３と２つの選択還元触媒装置４との各長手方向Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２は油圧ショベル３０の前後方向（Ｘ方向）に延びており、２つのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３と２つの選択還元触媒装置４とは油圧ショベル３０の左右方向（Ｙ方向）に沿って並んでいる。

　また排気処理構造体１における排気経路に関して、排気は、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置３の長手方向Ａ１の一方端側から他方端側へ移動する。この後、排気は、ミキシング配管５を通じて逆方向に折り返して選択還元触媒装置４の長手方向Ｂ１の一方端側に達する。さらにその後、排気は、選択還元触媒装置４で再度逆方向に折り返して、選択還元触媒装置４の長手方向Ｂ１の一方端側から他方端側へ移動して排気筒６から排気される。このように排気経路は平面視においてたとえばＳ字状となる。

　２つのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３の吸気口３ａの各々は、上記長手方向Ａ１、Ａ２の同じ側（図中下側）に配置されている。また２つのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３の各々の長手方向Ａ１、Ａ２が平面視において互いに平行な場合、２つのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３の吸気口３ａの各々は、上記長手方向Ａ１、Ａ２の双方に直交する仮想の平面Ｃを含むように配置されている。

　組立体２ａの排気筒６と組立体２ｂの排気筒６との各々は、組立体２ａの選択還元触媒装置４の長手方向Ｂ１および組立体２ｂの選択還元触媒装置４の長手方向Ｂ２の双方に直交する仮想の平面Ｅを含むように並んで配置されている。つまり２つの排気筒６の各々は、平面視において互いの間に他の排気処理装置を挟まずに、かつ２つの選択還元触媒装置４の長手方向Ｂ１、Ｂ２における同じ端部側（吸気口５ｂとは反対側）に配置されることにより互いに接近するように配置されている。

　平面視において、組立体２ａのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３および選択還元触媒装置４は、２つの選択還元触媒装置４間において長手方向に延びる仮想の直線Ｄに対して、組立体２ｂのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３および選択還元触媒装置４と線対称に配置されている。

　組立体２ａにおけるディーゼル微粒子捕集フィルター装置３と選択還元触媒装置４との間隔ＧＡと、選択還元触媒装置４同士の間隔ＧＢとは、２つのミキシング配管５の各々の径Ｄ１、Ｄ２よりも小さい。組立体２ｂにおけるディーゼル微粒子捕集フィルター装置３と選択還元触媒装置４との間隔ＧＡと、選択還元触媒装置４同士の間隔ＧＢとは、２つのミキシング配管５の各々の径Ｄ１、Ｄ２よりも小さい。

　また平面視において、組立体２ａ、２ｂそれぞれにおけるディーゼル微粒子捕集フィルター装置３と選択還元触媒装置４との間の各間隔ＧＡも、組立体２ａ、２ｂにおける、それぞれのミキシング配管５と重なっている。

　図５は、図３に示すエンジンと排気処理構造体と接続管とを車体後方（背面）から概略的に示す後面図（背面図）である。図５を参照して、第１接続管７ａの一端７ａｂは分岐配管８と過給器９とを介在してエンジン１０の排気ポート９ａに接続されている。また第１接続管７ａの他端は組立体２ａのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３の吸気口３ａに接続されている。

　第１接続管７ａの他端は、組立体２ａのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３の吸気口３ａに他の配管を介在せずに直接的に接続されていてもよく、また他の配管を介在して間接的に接続されていてもよい。また第１接続管７ａの一端７ａｂは、過給器９を介在せずにエンジン１０の排気ポート９ａに接続されていてもよい。

　第１接続管７ａは、一端７ａｂからＹ方向へ延びた横方向延在部分と、この横方向延在部分からＹ方向に対して所定角度傾斜して延びた傾斜部分と、傾斜部分からＺ方向へ延びてディーゼル微粒子捕集フィルター装置３に接続された縦方向延在部分とを有している。ベローズ部７ａａは傾斜部分に設けられている。

　第２接続管７ｂの一端７ｂｂは分岐配管８と過給器９とを介在してエンジン１０の排気ポート９ａに接続されている。また第２接続管７ｂの他端は組立体２ｂのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３の吸気口３ａに接続されている。

　第２接続管７ｂの他端は、組立体２ｂのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３の吸気口３ａに他の配管を介在せずに直接的に接続されていてもよく、また他の配管を介在して間接的に接続されていてもよい。また第２接続管７ｂの一端７ｂｂは、過給器９を介在せずにエンジン１０の排気ポート９ａに接続されていてもよい。

　第２接続管７ｂは、一端７ｂｂからＹ方向へ延びた第１横方向延在部分と、この第１横方向延在部分からＺ方向に延びた第１縦方向延在部分と、この第１縦方向延在部分から第１横方向延在部分とは逆方向に排気ガスを導くようＹ方向へ延びた第２横方向延在部分と、この第２横方向延在部分からＺ方向へ延びてディーゼル微粒子捕集フィルター装置３に接続された第２縦方向延在部分とを有している。つまり、第２接続管７ｂは、第１横方向延在部分にてＹ方向の一方側に延びた後に、その一方側とは逆方向に折り返す第２横方向延在部分を有している。ベローズ部７ｂａは第２横方向延在部分に設けられている。

　組立体２ｂの少なくとも一部は平面視においてエンジン１０と重複する位置に配置されている。組立体２ｂのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３、選択還元触媒装置４、ミキシング配管５および排気筒６は、平面視においてエンジン１０と重複する位置に配置されており、エンジン１０の真上領域に配置されている。

　一方、組立体２ａは平面視においてエンジン１０と重複しない位置に配置されている。組立体２ａのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３、選択還元触媒装置４、ミキシング配管５および排気筒６は、平面視においてエンジン１０と重複しない位置に配置されており、エンジン１０の真上領域を避けて配置されている。

　第１接続管７ａは、図中の配置領域Ｒ２の真下領域を経由して組立体２ａのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３に接続されている。また第２接続管７ｂは、図中の配置領域Ｒ２の真下領域を経由して組立体２ｂのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３に接続されている。

　ここで、配置領域Ｒ２とは、組立体２ａ、２ｂの選択還元触媒装置４、４が配置された領域Ｒ２１、Ｒ２２と、組立体２ａの選択還元触媒装置４および組立体２ｂの選択還元触媒装置４の間の領域Ｒ２３とからなる領域である。

　また配置領域Ｒ２の真下領域とは、配置領域Ｒ２に対して、２つの選択還元触媒装置４、４が互いに向かい合う方向（たとえばＹ方向）と２つの選択還元触媒装置４、４の各々の長手方向Ｂ１、Ｂ２（たとえばＸ方向）とから構成される面に直交する方向（Ｚ方向）に位置する領域のことである。

　つまり第１接続管７ａ、７ｂの双方は、組立体２ａの選択還元触媒装置４の真下領域および組立体２ｂの選択還元触媒装置４の真下領域のうち少なくとも一部の領域を経由している。

　第１および第２接続管７ａ、７ｂの各々の一端（エンジン側の接続端）７ａｂ、７ｂｂは、排気処理構造体１の真下領域Ｒ１に位置していることが好ましく、また配置領域Ｒ２の真下領域に位置していることがより好ましい。

　つまり第１および第２接続管の各々の一端７ａｂ、７ｂｂは、組立体２ａの真下領域および組立体２ｂの真下領域の少なくとも一部、または組立体２ａと組立体２ｂとの間の真下領域Ｒ２３の少なくとも一部に位置していることが好ましい。また第１および第２接続管の各々の一端７ａｂ、７ｂｂは、組立体２ａの選択還元触媒装置４および組立体２ｂの選択還元触媒装置４の真下領域Ｒ２１、Ｒ２２の少なくとも一部、または組立体２ａの選択還元触媒装置４と組立体２ｂの選択還元触媒装置４との間の真下領域Ｒ２３の少なくとも一部に位置していることがより好ましい。

　次に、エンジンおよび排気処理構造体を支持する構造について図６～図８を用いて説明する。

　図６および図７は、エンジンと排気処理構造体とが互いに独立してフレームに支持された構成を後方から概略的に示す後面図、および側方から概略的に示す側面図である。図６および図７を参照して、本実施の形態においては、エンジン１０と排気処理構造体１とは互いに独立して車体フレーム１５に支持されている。

　具体的には、エンジン１０は、ゴムダンパー１６を介在して車体フレーム１５に支持されている。このゴムダンパー１６によりエンジン１０の振動が車体フレーム１５に伝わることが抑制されている。また排気処理構造体１は、支持物２０Ａにより車体フレーム１５に支持されている。

　図８は、排気処理構造体をフレームに支持するための支持体の構成を分解して示す分解斜視図である。図８を参照して、この支持物２０Ａは図８に示すように、２つのプレート板１１と、４つの縦フレーム（柱部材）１２と、横フレーム１３と、２つのサブブラケット１４と、複数の小型ブラケット１４１（図６）とを有している。

　２つのプレート板１１の各々は平板形状を有し、かつ車体フレーム１５に取付けられている。４つの縦フレーム１２の各々は柱形状を有し、かつプレート板１１に取付けられている。４つの縦フレーム１２の各々は、プレート板１１への取付け位置からエンジン１０の上方へ延びている。

　横フレーム１３は、縦フレーム１２に取付けられており、たとえばＹ方向において区切られた２つの枠部を有している。横フレーム１３の２つの枠部の一方は組立体２ａのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３および選択還元触媒装置４を支持するための部分であり、２つの枠部の他方は組立体２ｂのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３および選択還元触媒装置４を支持するための部分である。

　２つのサブブラケット１４の各々は平板形状を有している。２つのサブブラケット１４の一方は横フレーム１３の２つの枠部の一方に取付けられ、かつ２つのサブブラケット１４の他方は横フレーム１３の２つの枠部の他方に取付けられている。

　複数の小型ブラケット１４１は、組立体２ａのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３を支持する２つのブラケットと、組立体２ａの選択還元触媒装置４を支持する２つのブラケットと、組立体２ｂのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３を支持する２つのブラケットと、組立体２ｂの選択還元触媒装置４を支持する２つのブラケットとからなっている。

　組立体２ａのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３を支持するブラケットと組立体２ａの選択還元触媒装置４を支持するブラケットとは２つのサブブラケット１４の一方に取付けられている。組立体２ｂのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３を支持するブラケットと組立体２ｂの選択還元触媒装置４を支持するブラケットとは２つのサブブラケット１４の他方に取付けられている。

　上記のようなゴムダンパー１６および支持物２０Ａによりエンジン１０および排気処理構造体１は互いに独立して車体フレーム１５に支持されている。なおゴムダンパー１６は支持物２０Ａのプレート板１１に取付けられていてもよく、また車体フレーム１５に取付けられていてもよい。

　次に、排気処理構造体の選択還元触媒装置に尿素を供給する構成について図４および図９を用いて説明する。

　図９は、排気処理構造体のミキシング配管と尿素水タンク（還元剤タンク）とが尿素水配管（還元剤配管）により接続された構成を示す概略斜視図である。図９を参照して、選択還元触媒装置４は、たとえば尿素水を加水分解して選択的に窒素酸化物ＮＯ_xを還元するためのものである。このため、選択還元触媒装置４に尿素を供給する装置が必要となる。

　この尿素供給装置は、尿素水タンク２１と、ポンプ２２と、尿素水配管２３とを主に有している。

　尿素水タンク２１は、尿素水を蓄えることができるよう構成されている。この尿素水タンク２１は、たとえばエンジンルーム外に配置されており、車体フレーム１５に支持されている。

　尿素水配管２３は、この尿素水タンク２１とミキシング配管５とを接続している。この尿素水配管２３により尿素水タンク２１に蓄えられた尿素水を２つのミキシング配管５の各々の内部に導くことが可能になる。

　ポンプ２２は、尿素水配管２３の経路途中に配置されている。このポンプ２２は、尿素水タンク２１から尿素水配管２３を通じて２つのミキシング配管５の各々へ尿素水を送り出す役割をなすものである。

　上記の尿素供給装置のポンプ２２を駆動させることにより、尿素水タンク２１内に貯えられた尿素水が尿素水配管２３を通じて２つのミキシング配管５の各々の内部に噴射供給される。

　また上記の尿素供給装置においては、図４に示すように尿素水配管２３は２つのミキシング配管５の各々に長手方向（Ｘ方向）の同じ側（図中手前側）から接続されている。尿素水配管２３のミキシング配管５への接続部は、ミキシング配管５内における排気経路の上流側である。これにより、ミキシング配管５内に噴射供給された尿素水はミキシング配管５内の上流側から下流側へ至る間に排気と満遍なく混ざる。

　なお上記においては図５に示すように排気処理構造体１がエンジン１０の真上領域から一部ずれて配置された構成について説明したが、図１０に示すように排気処理構造体１の全体がエンジン１０の真上領域に配置されていてもよい。

　図１０に示すような構成においても、２セットの組立体２ａ、２ｂが、第１セットの組立体２ａのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３、第１セットの組立体２ａの選択還元触媒装置４、第２セットの組立体２ｂの選択還元触媒装置４、第２セットの組立体２ｂのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３の順で並ぶように配置されている。

　また第１および第２接続管７ａ、７ｂの各々は、２つの選択還元触媒装置４などが配置された配置領域Ｒ２の真下領域を経由してディーゼル微粒子捕集フィルター装置３に接続されている。

　図１０に示す上記以外の構成については図１～図９に示す構成とほぼ同じであるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

　また上記においては図６～図８に示すように排気処理構造体１とエンジン１０とが互いに独立して車体フレーム１５に支持された構成について説明したが、図１１に示すように排気処理構造体１は支持物２０Ｂを介在してエンジン１０に支持されていてもよい。この構成における支持物２０Ｂは、たとえば、エンジン１０上にて排気処理構造体１を支持するための支持台２５と、その支持台２５をエンジン１０に接続するための接続部２６とを有している。この接続部２６はエンジン１０にたとえばボルトなどで接合されている。

　図１１に示すような構成においても、２セットの組立体２ａ、２ｂは、第１セットの組立体２ａのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３、第１セットの組立体２ａの選択還元触媒装置４、第２セットの組立体２ｂの選択還元触媒装置４、第２セットの組立体２ｂのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３の順で並ぶように配置されている。

　また第１および第２接続管７ａ、７ｂの各々は、２つの選択還元触媒装置４が配置された配置領域の真下領域を経由してディーゼル微粒子捕集フィルター装置３に接続されている。

　図１１に示す上記以外の構成については図１～図９に示す構成とほぼ同じであるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

　次に、エンジンの吸気側に接続されたエアクリーナなどの配置について図１２～図１５を用いて説明する。

　図１２は、エアクリーナがエンジンの吸気側に接続された様子を斜め後方から示す概略斜視図である。図１２を参照して、エンジン１０の吸気側には配管２９を介在してエアクリーナ２７が接続されている。このエアクリーナ２７は、エンジン１０に吸気される空気を、フィルターを用いて濾過し、埃などの異物が燃焼室に混入するのを防止するためのものである。

　エアクリーナ２７は、たとえば排気処理構造体１の側方（Ｙ方向）に間隔を置いて配置されている。具体的には、エアクリーナ２７は平面視において組立体２ｂのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３の隣に間隔を置いて配置されている。このエアクリーナ２７の吸気口上を覆うように傘部分２８が設けられている。

　このエアクリーナ２７は、図１３に示すようにエンジンフード３１ｂの外側に外付けされていてもよい。この構成においては、エアクリーナ２７の吸気口上を覆うように傘部分２８がエンジンフード３１ｂの外側に位置している。

　またエアクリーナ２７は、図１４に示すようにエンジンフード３１ｂの内側に内装されていてもよい。この構成においては、エアクリーナ２７の吸気口が上方に開口しており、その吸気口上を覆うように傘部分２８がエンジンフード３１ｂの外側に位置している。

　またエアクリーナ２７は、図１５に示すようにエンジンフード３１ｂの内側に内装されており、傘部分が省略されていてもよい。この構成においては、エンジンフード３１ｂの前方側の側面または側方側の側面のいずれか一方に吸気口３１ｂ₂が設けられている。

　次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
　本実施の形態によれば、排気処理構造体１として２つの組立体２ａ、２ｂが設けられているため、排気ガス処理能力を高めることができ、大型のエンジン１０を搭載した作業車両においても十分な排気ガス処理能力を得ることができる。

　また図４に示すように、互いに隣り合う２つの選択還元触媒装置４のそれぞれに排気筒６が設けられ、かつ２つの排気筒６の各々は２つの選択還元触媒装置４の各々の長手方向Ｂ１、Ｂ２における同じ端部側（吸気口５ｂとは反対側）に配置されている。このため、２つの排気筒６の位置を互いに接近させることができ、排気の流れ方向が把握されやすくなり、エンジン１０の排気を吸い込みにくい位置に吸気位置を設定することが容易となる。

　また図１に示すように、２つの排気筒６のそれぞれを通すためにエンジンフード３１ｂに設けられる２つの排気筒用の孔３１ｂ₁を互いに近接して配置することができる。このため、エンジンフード３１ｂの構成を簡略化することができ、エンジンフードの製造が容易となる。

　また図４に示すように、組立体２ａのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３と選択還元触媒装置４とは、平面視で間隔ＧＡを有して離れて配置されている。組立体２ａの選択還元触媒装置４と組立体２ｂの選択還元触媒装置４とは、平面視で間隔ＧＢを有して離れて配置されている。組立体２ｂの選択還元触媒装置４とディーゼル微粒子捕集フィルター装置３とは平面視で間隔ＧＡを有して離れて配置されている。これにより各構成装置３、４を互いに間隔をあけながら詰めて配置することが可能となる。

　また図４に示すように、組立体２ａ、２ｂの各々のディーゼル微粒子捕集フィルター装置３および選択還元触媒装置４の間隔ＧＡと、選択還元触媒装置４同士の間隔ＧＢとの各々は、２つのミキシング配管５の各々の径Ｄ１、Ｄ２よりも小さい。これにより排気処理構造体１の各構成装置３、４をＹ方向に詰めて配置することができるため、排気処理構造体１をコンパクトに配置することが可能となる。

　また図５に示すように第１および第２接続管７ａ、７ｂのそれぞれは、２つの選択還元触媒装置４などが配置された配置領域Ｒ２の真下領域を経由して、ディーゼル微粒子捕集フィルター装置３に接続されている。このように第１および第２接続管７ａ、７ｂを引き回すことにより、第１および第２接続管７ａ、７ｂを排気処理構造体１の下側に配置しながらも第１および第２接続管７ａ、７ｂの長さを長く確保することができる。このため、排気処理構造体１を支持する支持物２０Ａの加工および組み付けの誤差、および排気処理構造体１の重みによる支持物２０Ａの撓みによってエンジン１０と排気処理構造体１との位置に誤差が生じた場合でも、第１および第２接続管７ａ、７ｂの長さと伸縮可能なベローズ部７ａａ、７ｂａとにより上記誤差を吸収することができる。よって２つの組立体２ａ、２ｂが設けられた構成においても、エンジン１０と排気処理構造体１との接続が容易となる。

　また第１および第２接続管７ａ、７ｂの長さを長く確保できるため、その第１および第２接続管７ａ、７ｂの長さと伸縮可能なベローズ部７ａａ、７ｂａとにより車体フレーム１５の振動とエンジン１０の振動との振動差を吸収することができる。このため、２つの組立体２ａ、２ｂが設けられた構成においても、第１および第２接続管７ａ、７ｂに上記振動差による負荷が作用することを抑制することができる。

　また第１および第２接続管７ａ、７ｂの長さを長く確保できるため、ベローズ部７ａａ、７ｂａの長さを長くすることが容易となる。これにより上記位置の誤差および振動差を吸収することがより容易となる。

　また、図５に示すように第１および第２接続管７ａ、７ｂの各々のエンジン１０側の接続端７ａｂ、７ｂｂが排気処理構造体１の真下領域Ｒ１に位置している。つまり上記接続端７ａｂ、７ｂｂは、組立体２ａの真下領域、組立体２ｂの真下領域、および組立体２ａと組立体２ｂとの間の領域Ｒ２３の真下領域のいずれかに位置している。これにより第１および第２接続管７ａ、７ｂの各々のエンジン１０側の接続端７ａｂ、７ｂｂを排気処理構造体１に近づけることができるため、第１および第２接続管７ａ、７ｂの長さを長く確保しながらも排気処理構造体１とエンジン１０とをコンパクトに配置することが可能となる。

　また、図５に示すように第１および第２接続管７ａ、７ｂの各々のエンジン１０側の接続端７ａｂ、７ｂｂが、２つの選択還元触媒装置４などが配置された配置領域Ｒ２の真下領域に位置している。つまり上記接続端７ａｂ、７ｂｂは、組立体２ａの選択還元触媒装置４の真下領域、組立体２ｂの選択還元触媒装置４の真下領域、および組立体２ａの選択還元触媒装置４と組立体２ｂの選択還元触媒装置４との間の領域Ｒ２３の真下領域のいずれかに位置している。これにより第１および第２接続管７ａ、７ｂの各々のエンジン１０側の接続端７ａｂ、７ｂｂを選択還元触媒装置４に近づけることができるため、第１および第２接続管７ａ、７ｂの長さを長く確保しながらも排気処理構造体１とエンジン１０とをさらにコンパクトに配置することが可能となる。

　また図６および図７に示すように、エンジン１０と排気処理構造体１とが互いに独立して車体フレーム１５に支持されている。これによりエンジン１０と排気処理構造体１とを互いに独立に設置し、または取外すことが可能となり、設置およびメンテナンスが容易となる。

　また図１１に示すように排気処理構造体１がエンジン１０に支持されている場合には、排気処理構造体１とエンジン１０とをコンパクトに配置することが可能となる。

　また図４に示すように、２つのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３の各々の長手方向Ａ１、Ａ２が平面視において互いに平行である場合に、２つのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３の吸気口３ａの各々は、上記長手方向Ａ１、Ａ２の双方に直交する仮想の平面Ｃを含むように配置されている。これにより第１および第２接続管７ａ、７ｂのそれぞれをディーゼル微粒子捕集フィルター装置３に接続することが容易となり、組み立ておよびメンテナンスが容易になる。

　また図４に示す平面視において、組立体２ａのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３および選択還元触媒装置４は、２つの選択還元触媒装置４間において長手方向に延びる仮想の直線Ｄに対して、組立体２ｂのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３および選択還元触媒装置４と線対称に配置されている。これにより排気処理構造体１の設計が容易になる。

　また図４および図９に示すように、尿素水配管２３は２つのミキシング配管５の各々の長手方向の同じ側（図中上側）から接続されている。これによりミキシング配管５内に供給される尿素水の温度を適温に保つことが容易となる。以下、そのことを説明する。

　図９を参照して、尿素水タンク２１に貯えられる尿素水は、適切な温度管理が要求される。具体的には、尿素水タンク２１内の温度が５０～６０℃を超えると尿素水タンク２１内の尿素水からアンモニアが発生しやすくなるため、尿素水タンク２１は、高温となる環境化を避けて配置されることが好ましい。エンジンルーム内はエンジン１０などの発熱により比較的高温となるため、尿素水タンク２１はエンジンルームを避けて配置するとともに、尿素水タンク２１からミキシング配管５に達するまでの尿素水配管２３がエンジンルーム内を通過する経路長を極力短くすることが好ましい。

　ここで本実施の形態においては、尿素水タンク２１はエンジンルーム外に配置されている。また尿素水配管２３は２つのミキシング配管５の各々の長手方向の同じ側から接続されている。さらに、その尿素水配管２３とミキシング配管５とに接続される部分が、エンジンルームに対して尿素水タンク２１の配置側と同じ側とされている。これにより、尿素水配管２３がエンジンルーム内を通過する経路長を短くすることが可能となる。このため、尿素水配管２３内を流れる尿素水がエンジンルーム内の熱の影響を受けにくくなり、ミキシング配管５内に供給される尿素水の温度を適温に保つことが容易となる。

　また尿素水配管２３が２つのミキシング配管５の各々の長手方向の同じ側（図中上側）から接続されているため、尿素水配管２３の配管経路を単純化することができる。

　また図４に示すように、尿素水配管２３はミキシング配管５内における排気の経路の上流側端部に接続されている。このため、ミキシング配管５内に噴射供給された尿素水を、ミキシング配管５内の上流側端部から下流側端部に達するまでに排気内に満遍なく分散させることが可能となる。

　また図４に示す平面視において、組立体２ａのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３および選択還元触媒装置４の間の隙間はミキシング配管５と重なっている。また図４に示す平面視において、組立体２ｂのディーゼル微粒子捕集フィルター装置３および選択還元触媒装置４の間の隙間はミキシング配管５と重なっている。これにより排気処理構造体１の各構成装置３、４をＹ方向に詰めて配置することができるため、排気処理構造体１をコンパクトに配置することが可能となる。

　また図５に示すように、ベローズ部７ａａは２つのベローズ部分を含み、かつベローズ部７ｂａも２つのベローズ部分を含んでいる。これにより、共振を防ぐことができるとともに、第１および第２接続管７ａ、７ｂの各々の接続が容易となる。

　また図５に示すように、第２接続管７ｂは、エンジン１０側の接続端７ａｂからＹ方向の一方向側に延びた後にその一方向側とは逆方向側に折り返す部分を有している。このように第２接続管７ｂが折り返す部分を有することにより、第２接続管７ｂを排気処理構造体１の下側に配置しながらも第２接続管７ｂの長さを長く確保することが可能となる。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１　排気処理構造体、２ａ，２ｂ　組立体、３　ディーゼル微粒子捕集フィルター装置、３ａ，５ｂ　吸気口、４　選択還元触媒装置、５　ミキシング配管、５ａ，６ａ　排気口、６　排気筒、７ａ　第１接続管、７ｂ　第２接続管、７ａａ，７ｂａ　ベローズ部、７ａｂ　接続端、８　分岐配管、９　過給器、９ａ　排気ポート、１０　エンジン、１１　プレート板、１２　縦フレーム、１３　横フレーム、１４　サブブラケット、１５　車体フレーム、１６　ゴムダンパー、２０Ａ，２０Ｂ　支持物、２１　尿素水タンク、２２　ポンプ、２３　尿素水配管、２５　支持台、２６　接続部、２７　エアクリーナ、２８　傘部分、２９　配管、３０　油圧ショベル、３１　上部旋回体、３１ａ　キャブ、３１ｂ　エンジンフード、３１ｂ₁　排気筒用の孔、３１ｂ₂　吸気口、３１ｃ　カウンタウェイト、３２　作業機、３２ａ　ブーム、３２ｂ　アーム、３２ｃ　バケット、４０　下部走行体、５０　履帯装置。 

Claims (4)

1. 　エンジンと、
   　前記エンジンからの排気ガスを処理する第１排気処理装置と、
   　前記第１排気処理装置を経た排気ガスを処理する第２排気処理装置と、
   　前記エンジンからの排気ガスを処理する第３排気処理装置と、
   　前記第３排気処理装置を経た排気ガスを処理する第４排気処理装置と、
   　前記第２排気処理装置の排気口から上方に延びる第１排気管と、
   　前記第４排気処理装置の排気口から上方に延びる第２排気管と、
   を備え、
   　前記第１から第４排気処理装置は、各々の長手方向が並列するように、前記第１排気処理装置、前記第２排気処理装置、前記第４排気処理装置、前記第３排気処理装置の順で並べて配置されており、
   　前記第２排気処理装置の前記第１排気管と前記第４排気処理装置の前記第２排気管との各々は、前記第２排気処理装置の前記長手方向および前記第４排気処理装置の前記長手方向における同一の端部側に並べて配置されている、エンジンユニット。
2. 　前記第１排気処理装置と前記第２排気処理装置、前記第２排気処理装置と前記第４排気処理装置、および前記第４排気処理装置と前記第３排気処理装置とはそれぞれ平面視で間隔を有して離れて配置されている、請求項１に記載のエンジンユニット。
3. 　前記第１排気処理装置と前記第２排気処理装置との間を接続する第１中継接続管と、
   　前記第３排気処理装置と前記第４排気処理装置との間を接続する第２中継接続管とをさらに備え、
   　平面視において、前記第１排気処理装置と前記第２排気処理装置との間隔、前記第２排気処理装置と前記第４排気処理装置との間隔、および前記第４排気処理装置と前記第３排気処理装置との間隔の各々は、前記第１中継接続管の径および前記第２中継接続管の径よりも小さい、請求項１または２に記載のエンジンユニット。
4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の前記エンジンユニットを有する、作業車両。

Images