WO2017090619A1 - エンジン装置 - Google Patents

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博光 日高
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ヤンマー株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an engine device mounted on a freight transport container, various vehicles, or the like, and more particularly to an engine device provided with a post-treatment device for purifying engine exhaust gas in an exhaust path.
  • a catalyst case (post-treatment device) incorporating a three-way catalyst is provided in the exhaust path of the engine, and three components of exhaust gas (hydrocarbon HC, carbon monoxide CO, nitrogen oxide NOx) exhausted from the engine are provided.
  • exhaust gas hydrogen HC, carbon monoxide CO, nitrogen oxide NOx
  • Techniques for purifying with a three-way catalyst are already known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • refrigeration air conditioners and engines that drive air conditioners are installed in cargo transportation containers that transport cargo, etc., and maintain the internal temperature of containers below the temperature required for refrigeration storage of cargo.
  • a technique for transporting cargo in a frozen state by connecting a cargo transport container to a tractor is also well known (see, for example, Patent Document 3).
  • the exhaust gas of the engine includes deposits that are residues (fuel products) of engine oil and the like that control the lubrication and cooling of the engine. Since the combustion temperature of a gas engine is lower than that of a gasoline engine, the deposit generated as a combustion product of lubricating oil is dry in the gasoline engine, but a highly viscous deposit is generated in the gas engine. For this reason, there is a high possibility that the three-way catalyst will be clogged, resulting in a short life of the three-way catalyst.
  • the present invention has a technical problem to provide an engine device that has been improved by examining the current situation as described above.
  • a first aspect of the present invention is an engine device in which an aftertreatment device for purifying engine exhaust gas is provided in an exhaust path of the engine, wherein the aftertreatment device is a three-way catalyst, while deposits in the exhaust gas are provided.
  • a temperature detection member for detecting the temperature of exhaust gas is provided upstream of the filter body, and the filter body of the filter body is based on a detection result of the temperature detection member. It is to determine the replacement time.
  • a third aspect of the present invention is the engine device according to the first aspect, further comprising a differential pressure detection member that detects a differential pressure between the upstream side and the downstream side with the filter body interposed therebetween, and the detection result of the differential pressure detection member Based on this, the replacement time of the filter body is determined.
  • the aftertreatment device in an engine device in which an aftertreatment device for purifying engine exhaust gas is provided in the exhaust path of the engine, the aftertreatment device is a three-way catalyst, while collecting deposits in the exhaust gas. Since the filter case is disposed on the upstream side of the post-processing device in the exhaust path so that the filter case can be replaced, the filter body in the filter case can By collecting the deposit, it is possible to reliably suppress the possibility that the deposit directly adheres to and deposits on the post-processing apparatus (the possibility of the functional degradation of the post-processing apparatus due to deposit deposition). Since deposits are difficult to deposit on the post-processing apparatus, the life of the post-processing apparatus can be extended. The replacement frequency of the post-processing apparatus can be significantly reduced, and running costs can be remarkably suppressed.
  • the second aspect of the present invention it is possible to reliably detect an increase in the exhaust gas pressure on the upstream side of the filter body, that is, clogging of the filter body, from the detection result of the temperature detection member. As a result, it is possible to appropriately grasp the replacement time of the filter body, replace the filter case with the filter body, and extend the life of the purification function of the post-processing device.
  • the third aspect of the present invention it is possible to reliably detect an increase in the exhaust gas pressure on the upstream side of the filter body, that is, clogging of the filter body, from the detection result of the differential pressure detecting member. It has the same effect as the above.
  • gas engine 1 which is an example of an engine mounted on a freight shipping container.
  • the intake manifold 3 side of the gas engine 1 is connected to the front side of the gas engine 1
  • gas The exhaust manifold 6 side of the engine 1 is expressed as the rear side of the gas engine 1
  • the transmission belt 14 side is expressed as the left side of the gas engine 1
  • the flywheel housing 8 side is expressed as the right side of the gas engine 1.
  • the gas engine 1 of the embodiment is driven by a premixed combustion method in which a fuel gas such as natural gas is mixed with air and burned.
  • a fuel gas such as natural gas is mixed with air and burned.
  • an intake manifold 3 is provided on the front surface of the cylinder head 2 located in the upper part of the gas engine 1.
  • the cylinder head 2 is mounted on a cylinder block 5 containing an engine output shaft 4 (crankshaft) and a plurality of cylinders (not shown).
  • An exhaust manifold 6 is provided on the rear surface of the cylinder head 2.
  • the left and right projecting ends of the engine output shaft 4 are protruded from the left and right side surfaces of the cylinder block 5.
  • a flywheel housing 8 is fixed to the right side surface of the cylinder block 5.
  • a flywheel 9 is disposed in the flywheel housing 8.
  • a flywheel 9 is pivotally supported on the right protruding end side of the engine output shaft 4.
  • a compressor 7 for compressing refrigerant as an air conditioner is attached to the flywheel housing 8 (see FIG. 2). The power of the gas engine 1 is transmitted to the compressor 7 via the flywheel 9.
  • the oil pan 10 is attached to the lower surface of the cylinder block 5.
  • the upper area of the oil pan 10 is larger than the bottom area of the cylinder block 5. That is, the outer shape of the oil pan 10 is projected outward from the front and rear surfaces and the left side surface (side surface other than the flywheel housing 8 side) of the cylinder block 5. This ensures a large engine oil storage volume of the oil pan 10. Therefore, a large amount of engine oil can be stored in the oil pan 10, and even when the gas engine 1 is continuously operated for a long time, the engine oil is prevented from being insufficient.
  • Lubricating oil in the oil pan 10 is sucked by an oil pump (not shown) that is driven by the rotation of the engine output shaft 4, and each of the gas engines 1 is passed through an oil filter 11 attached to the lower front portion of the cylinder block 5. Supplied to a lubricating part (for example, a cylinder). The lubricating oil supplied to each lubricating part is then returned to the oil pan 10.
  • the gas engine 1 is connected to a gas fuel tank mounted on a trailer vehicle body 51 or a cargo transport container 52, which will be described later, via a vaporizer and a gas valve unit.
  • the gas fuel tank stores fuel gas.
  • the vaporizer supplies the gas engine 1 through the gas valve unit with the fuel in the gas fuel tank vaporized.
  • the gas valve unit is configured to collect a part of the fuel gas returning from the gas engine 1 and return it to the gas fuel tank. Further, in the gas valve unit, it is possible to detect gas leakage or the like by detecting the internal gas pressure.
  • the gas engine 1 has a configuration in which a plurality of cylinders are arranged in series in a cylinder block 5. Each cylinder in the cylinder block 5 communicates with the intake manifold 3 on the front side of the cylinder head 2.
  • an air cleaner is connected to the intake manifold 3 through an intake throttle valve and a mixer to remove outside air after removing the dust.
  • a gas supply device for supplying combustion gas is connected to the mixer. The outside air dust-purified by the air cleaner and the combustion gas from the gas supply device are mixed and stirred by the mixer, and the resulting premixed gas is sent to the intake manifold 3 via the intake throttle valve, and supplied from the intake manifold 3 to each cylinder. Is done.
  • An ignition device 12 for igniting the premixed gas in each cylinder is provided in correspondence with each cylinder at the upper front part (on the intake manifold 3 side) of the cylinder head 2.
  • Each ignition device 12 generates a spark discharge in the cylinder by a high voltage, and burns the premixed gas in the cylinder.
  • the piston in each cylinder reciprocates due to the combustion of the premixed gas, rotationally drives the engine output shaft 4, and power of the gas engine 1 is generated.
  • a cooling water pump 13 that circulates cooling water in the cylinder block 5 and a radiator (not shown) is provided.
  • the cooling water pump 13 is attached to the left side of the gas engine 1.
  • a cooling water pump 13 is connected to the left projecting end portion of the engine output shaft 4 via a transmission belt 14 and the like. The rotational power of the engine output shaft 4 is transmitted to the cooling water pump 13 via the transmission belt 14 to drive the cooling water pump 13, and the cooling water is circulated in the cylinder block 5 and the radiator.
  • each cylinder in the cylinder block 5 communicates not only with the intake manifold 3 but also with the exhaust manifold 6 on the rear surface side of the cylinder head 2.
  • a post-treatment device 20 that purifies the exhaust gas of the gas engine 1 is provided in the exhaust path of the gas engine 1.
  • the exhaust gas discharged from each cylinder of the gas engine 1 to the exhaust manifold 6 is discharged to the outside from the exhaust pipe 19 (see FIG. 1) via the post-processing device 20 and the like.
  • a path from the exhaust manifold 6 through the catalyst case 21 and the like to the exhaust pipe 19 constitutes an exhaust path of the gas engine 1.
  • the aftertreatment device 20 of the embodiment is of a so-called three-way catalyst system, and the aftertreatment device 20 converts the three components (hydrocarbon HC, carbon monoxide CO, nitrogen oxide NOx) in the exhaust gas of the gas engine 1. At the same time, it is purified.
  • the aftertreatment device 20 includes a substantially cylindrical catalyst case 21 that extends long in the left-right direction in parallel with the engine output shaft 4 of the gas engine 1.
  • the catalyst case 21 contains a three-way catalyst 22 that simultaneously purifies the three components (hydrocarbon HC, carbon monoxide CO, and nitrogen oxide NOx) in the exhaust gas.
  • the three-way catalyst 22 of the embodiment has a catalyst noble metal such as platinum Pt, rhodium Rh and palladium Pd as a main catalyst and a cocatalyst with respect to a honeycomb-structured substrate composed of a large number of cells partitioned by porous partition walls.
  • Ceria CeO 2 (cerium oxide) is supported by, for example, a wash coat or the like.
  • An exhaust gas inlet pipe 23 for taking in the exhaust gas is attached to the right side of the catalyst case 21 (one end side in the exhaust gas movement direction).
  • An exhaust gas outlet pipe 24 for exhaust gas exhaust is attached to the left side of the catalyst case 21 (the other end side in the exhaust gas movement direction).
  • the post-processing device 20 is disposed at the corner between the rear surface of the cylinder block 5 and the upper rear portion of the oil pan 10.
  • the catalyst case 21 is supported on the rear side of the oil pan 10 via a fixing bracket 25.
  • the receiving frame body 27 is fixed by welding to the lower surface side of the catalyst case 21 via the reinforcing plate body 26.
  • a vertical plate portion of the fixed bracket 25 is fastened to the rear surface side of the oil pan 10 with bolts 28.
  • the lower surface portion of the receiving frame body 27 is fastened to the horizontal plate portion of the fixing bracket 25 with bolts 29 and nuts 30.
  • a substantially cylindrical filter case 31 is replaceably disposed on the upstream side of the aftertreatment device 20.
  • the exhaust introduction pipe 33 is extended from the exhaust manifold 6, and the filter case 31 is detachably connected between the exhaust introduction pipe 33 and the aftertreatment device 20.
  • the filter case 31 incorporates a filter body 32 that collects deposits in the exhaust gas (residue (fuel product) such as engine oil).
  • the filter body 32 Similar to the three-way catalyst 22, the filter body 32 has a honeycomb structure composed of a large number of cells partitioned by porous partition walls. However, unlike the three-way catalyst 22, it does not carry catalytic noble metals such as platinum Pt, rhodium Rh and palladium Pd.
  • the filter body 32 Due to the presence of the filter body 32, deposits in the exhaust gas are collected in advance before being introduced into the three-way catalyst 22 in the catalyst case 21. For this reason, the possibility that the deposit directly adheres to and deposits on the three-way catalyst 22 (the possibility that the function of the three-way catalyst 22 is deteriorated due to the deposit) can be reliably suppressed. Since deposits are difficult to deposit on the three-way catalyst 22, the life of the three-way catalyst 22 can be extended. The replacement frequency of the aftertreatment device 20 (the catalyst case 21 with the three-way catalyst 22) can be significantly reduced, and the running cost can be remarkably suppressed.
  • an exhaust joint body 16 is integrally formed at the right end portion of the exhaust manifold 6.
  • An exhaust joint body 16 of the exhaust manifold 6 is connected to an exhaust gas inlet pipe 23 via a bellows-like expansion and contraction pipe 34 and an elbow steel pipe 35 as an exhaust introduction pipe 33 and a filter case 31. That is, the upper end side of the bellows-like expansion and contraction pipe 34 extending in the vertical direction is fastened to the exhaust joint body 16 of the exhaust manifold 6.
  • the upper end side of the elbow steel pipe 35 is fastened to the lower end side of the bellows-like telescopic pipe 34.
  • the right end side of the exhaust gas inlet pipe 23 is fastened to the left end side of the elbow steel pipe 35 via the filter case 31.
  • the exhaust gas inlet pipe 23 By connecting the exhaust gas inlet pipe 23 to the exhaust manifold 6 of the gas engine 1, the exhaust gas is introduced into the aftertreatment device 20 via the filter case 31.
  • a silencer 36 and a tail pipe 37 are connected to the left end side of the exhaust gas outlet pipe 24 attached to the left side of the catalyst case 21 via the exhaust pipe 19 (see FIG. 1). Accordingly, the exhaust gas purified by passing through the aftertreatment device 20 (the catalyst case 21 with the three-way catalyst 22) is discharged to the outside through the exhaust pipe 19, the silencer 36, and the tail pipe 37.
  • the filter case 31 is detachably connected between the exhaust introduction pipe 33 and the aftertreatment device 20.
  • an upstream flange 38 protruding in the outer peripheral direction is attached to the opening end portion on the left end side (downstream side) of the elbow steel pipe 35.
  • a downstream flange 39 protruding in the outer peripheral direction is attached to the opening end portion on the right end side (upstream side) of the exhaust gas inlet pipe 23.
  • Connecting flanges 40 projecting in the outer peripheral direction are attached to the opening ends of the filter case 31 on the left and right ends (both ends in the exhaust direction).
  • a filter case 31 is inserted between the left end side of the elbow steel pipe 35 and the right end side of the exhaust gas inlet pipe 23.
  • the upstream flange 38 and the upstream connecting flange 40 are brought into contact with each other via a gasket (not shown), and both flanges 38 and 40 are fastened by a plurality of sets of bolts 41 and nuts 42.
  • the downstream flange 39 and the downstream connection flange 40 are brought into contact with each other via a gasket (not shown), and both the flanges 39 and 40 are fastened by a plurality of sets of bolts 41 and nuts 42.
  • the gas engine 1 of the embodiment includes an engine ECU 43 as a control device that manages its own drive control.
  • the engine ECU 43 is a ROM that stores various data fixedly in advance, an EEPROM that can be stored by rewriting various data, and various data temporarily.
  • RAM, an input / output interface and the like are stored in the gas engine 1 itself or in the vicinity thereof.
  • the engine ECU 43 is connected with a timer 44 for measuring the accumulated driving time of the gas engine 1 and a notification member 45 such as a buzzer, a lamp, or a display unit.
  • the notification member 45 may notify that it is time to replace the filter case 31 together with the filter body 32.
  • the count of the timer 44 is reset.
  • a post-treatment device 20 for purifying the exhaust gas of the gas engine 1 is provided in the exhaust path of the gas engine 1, and an oil pan 10 is provided at the bottom of the gas engine 1.
  • the filter case 31 including the filter body 32 for collecting deposits in the exhaust gas is provided, and the filter case 31 can be replaced on the upstream side of the post-processing device 20 in the exhaust path. Therefore, the deposits in the exhaust gas are collected by the filter body 32 in the filter case 31, and the deposits may directly adhere to the post-processing device 20 and accumulate (the post-processing due to deposit accumulation). It is possible to reliably suppress the risk of the function of the device 20 being lowered. Since deposits are difficult to deposit on the post-processing device 20, the life of the post-processing device 20 can be extended. The replacement frequency of the post-processing device 20 can be significantly reduced, and the running cost can be remarkably suppressed.
  • a square box type cargo transport container 52 for transporting frozen cargo or the like is mounted on a trailer vehicle body 51 pulled by a tractor (not shown).
  • the trailer vehicle body 51 can be stored in a state where the trailer vehicle body 51 is horizontally supported by a retractable front support leg 53 and a rear wheel 54. It is also possible to connect the front part of the trailer vehicle body 51 to the rear part of the tractor while the front support leg 53 is stored, and to pull the trailer vehicle body 51 with the tractor.
  • An air conditioning housing 55 for an air conditioner is provided on the front surface of the cargo transport container 52.
  • An air conditioner (not shown) for controlling the temperature in the cargo transport container 52 is accommodated in the air conditioning housing 55.
  • An engine room 56 is formed below the air conditioning housing 55.
  • the gas engine 1 and the compressor 7 constituting a part of the air conditioner are arranged in the engine room 56.
  • a maintenance door 57 is provided on the front side of the engine room 56 so as to be openable and closable.
  • the gas engine 1 is located on the left side in the engine room 56, and the compressor 7 is located on the right side. When the maintenance door 57 is opened, the front side (intake manifold side) of the gas engine 1 is exposed.
  • an exhaust gas temperature sensor 46 as a temperature detection member for detecting the temperature of the exhaust gas is provided upstream of the filter body 32.
  • an exhaust gas temperature sensor 46 is attached to the left end of the elbow steel pipe 35.
  • an exhaust gas temperature sensor 46 is connected to the engine ECU 43 instead of the timer 44 of the previous embodiment.
  • Other configurations are the same as in the previous embodiment.
  • the notification member 45 may notify that it is time to replace the filter case 31 together with the filter body 32. As a result, it is possible to appropriately grasp the replacement time of the filter body 32, replace the filter case 31 with the filter body 32, and extend the life of the purification function of the post-processing device 20.
  • an exhaust gas differential pressure sensor 47 is provided as a differential pressure detection member that detects a differential pressure between the upstream side and the downstream side with the filter body 32 interposed therebetween.
  • an upstream side exhaust pressure sensor 48 constituting the exhaust gas differential pressure sensor 47 is attached to the left end of the elbow steel pipe 35, and a downstream side exhaust pressure sensor 49 is attached to the right end of the exhaust gas inlet pipe 23.
  • an exhaust gas differential pressure sensor 47 upstream exhaust pressure sensor 48 and downstream exhaust pressure sensor 49 is connected to the engine ECU 43 instead of the timer 44 of the previous embodiment. is doing. Other configurations are the same as in the previous embodiment.

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Abstract

本願発明のエンジン装置は、エンジン1の排気ガスを浄化する後処理装置20を前記エンジン1の排気経路中に設ける。前記後処理装置20として三元触媒22を用いる。排気ガス中のデポジットを捕集するフィルタ体32を内蔵したフィルタケース31を備える。前記排気経路のうち前記後処理装置20の上流側に前記フィルタケース31を交換可能に配置する。

Description

エンジン装置
 本発明は、貨物輸送用コンテナや各種車両等に搭載するエンジン装置に係り、より詳しくは、エンジンの排気ガスを浄化する後処理装置を排気経路中に設けたエンジン装置に関するものである。
 従来、三元触媒を内蔵した触媒ケース(後処理装置)をエンジンの排気経路中に設け、エンジンから排出された排気ガスの三成分(炭化水素HC、一酸化炭素CO、窒素酸化物NOx)を三元触媒で浄化処理する技術は既に知られている(例えば特許文献1及び2参照)。また、貨物等を輸送する貨物輸送用コンテナに、冷凍用の空気調和機と、空気調和機を駆動させるエンジンとを搭載し、貨物の冷凍保存に必要な温度以下にコンテナの内部温度を維持し、貨物輸送用コンテナをトラクタに連結して、冷凍保存状態で貨物を輸送する技術もよく知られている(例えば特許文献3等参照)。
特許第4710846号公報 特許第5584487号公報 特開2008-8516号公報
 ところで、エンジンの排気ガス中には、エンジンの潤滑や冷却を司るエンジンオイル等の残滓(燃料生成物)であるデポジットを含んでいる。ガソリンエンジンに比べてガスエンジンは燃焼温度が低いから、ガソリンエンジンでは潤滑油の燃焼生成物として発生するデポジットは乾燥しているが、ガスエンジンでは粘性の高いデポジットが発生する。このため、三元触媒が目詰まりを起こす可能性が高くなり、三元触媒の寿命が短くなるという問題があった。
 すなわち、メタンガス等を主燃料とするガスエンジンにおいて排気ガス温度が低温の場合、排気ガス中のデポジットの粘着性が高まるため、排気経路中にある触媒ケース内の三元触媒にデポジットが付着し堆積して、三元触媒に目詰まりが発生し易くなるという懸念があった。例えば貨物輸送用コンテナでは、比較的低速の駆動状態でエンジンを長時間に亘って連続運転することが多く、排気ガス温度がさほど高温にならない。このため、デポジットの堆積に起因する三元触媒での目詰まりが発生し易いのであった。
 目詰まりした三元触媒は新品に交換せざるを得ないが、触媒金属である貴金属が高価であるため、三元触媒の交換頻度が高いと非常にコスト高になるという問題があった。
 本願発明は、上記のような現状を検討して改善を施したエンジン装置を提供することを技術的課題としている。
 本願発明の第1局面は、エンジンの排気ガスを浄化する後処理装置を前記エンジンの排気経路中に設けているエンジン装置において、前記後処理装置は三元触媒である一方、排気ガス中のデポジットを捕集するフィルタ体を内蔵したフィルタケースを備え、前記排気経路のうち前記後処理装置の上流側に前記フィルタケースを交換可能に配置しているというものである。
 本願発明の第2局面は、第1局面のエンジン装置において、排気ガスの温度を検出する温度検出部材を前記フィルタ体よりも上流側に備え、前記温度検出部材の検出結果に基づき前記フィルタ体の交換時期を判定するというものである。
 本願発明の第3局面は、第1局面のエンジン装置において、前記フィルタ体を挟んで上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出部材を備え、前記差圧検出部材の検出結果に基づき前記フィルタ体の交換時期を判定するというものである。
 本願発明によると、エンジンの排気ガスを浄化する後処理装置を前記エンジンの排気経路中に設けているエンジン装置において、前記後処理装置は三元触媒である一方、排気ガス中のデポジットを捕集するフィルタ体を内蔵したフィルタケースを備え、前記排気経路のうち前記後処理装置の上流側に前記フィルタケースを交換可能に配置しているから、前記フィルタケース内の前記フィルタ体で排気ガス中のデポジットを捕集して、デポジットが前記後処理装置に直接付着し堆積するおそれ(デポジット堆積に起因する前記後処理装置の機能低下のおそれ)を確実に抑制できる。前記後処理装置にデポジットが堆積し難いので、前記後処理装置の長寿命化を図れる。前記後処理装置の交換頻度を著しく低減して、ランニングコストを格段に抑制できる。
 ところで、デポジットの堆積に起因して前記フィルタ体に目詰まりが生じた場合、前記フィルタ体上流側での排気ガス圧力が上昇し、これに伴い集合部排気ガス温度が上昇する。これに対して本願発明の第2局面を採用することによって、温度検出部材の検出結果から、前記フィルタ体上流側での排気ガス圧力の上昇、すなわち前記フィルタ体の目詰まりを確実に検出できる。その結果、前記フィルタ体の交換時期を適切に把握して、前記フィルタ体付きの前記フィルタケースを交換でき、前記後処理装置の浄化機能の長寿命化を図れる。
 また、本願発明の第3局面を採用すると、差圧検出部材の検出結果から、前記フィルタ体上流側での排気ガス圧力の上昇、すなわち前記フィルタ体の目詰まりを確実に検出でき、第2局面と同様の作用効果を奏するのである。
ガスエンジンを搭載したコンテナの側面図である。 ガスエンジンを搭載したコンテナの正面図である。 ガスエンジンにおける伝動ベルト側の側面図である。 ガスエンジンにおける吸気マニホールド側の斜視図である。 ガスエンジンにおける排気マニホールド側の斜視図である。 実施形態における後処理装置及びフィルタケースの断面図である。 フィルタ体交換時期判定のための機能ブロック図である。 第1別例におけるフィルタケースの拡大断面図である。 フィルタ体交換時期判定のための機能ブロック図である。 第2別例におけるフィルタケースの拡大断面図である。 フィルタ体交換時期判定のための機能ブロック図である。
 以下に、本願発明を具体化した実施形態を、貨物輸送用コンテナに搭載したエンジンの一例であるガスエンジン1に適用した場合の図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語(例えば「左右」「上下」等)を用いる場合は、ガスエンジン1の吸気マニホールド3側をガスエンジン1の前側、ガスエンジン1の排気マニホールド6側をガスエンジン1の後側、伝動ベルト14側をガスエンジン1の左側、フライホイルハウジング8側をガスエンジン1の右側と表現する。これらの用語は説明の便宜のために用いたものであり、本願発明の技術的範囲を限定するものではない。
 実施形態のガスエンジン1は、天然ガス等の燃料ガスを空気に混合させて燃焼させる予混合燃焼方式によって駆動するものである。図3~図5に示すように、ガスエンジン1の上部に位置するシリンダヘッド2の前面には吸気マニホールド3を設けている。シリンダヘッド2は、エンジン出力軸4(クランク軸)と複数の気筒(図示省略)とを内蔵したシリンダブロック5上に搭載している。シリンダヘッド2の後面に排気マニホールド6を設けている。シリンダブロック5の左右両側面からエンジン出力軸4の左右突端側を突出させている。
 図4及び図5に示すように、シリンダブロック5の右側面にフライホイルハウジング8を固着している。フライホイルハウジング8内にはフライホイル9を配置している。エンジン出力軸4の右突端側にフライホイル9を軸支している。フライホイルハウジング8には、空気調和機としての冷媒圧縮用のコンプレッサ7を取り付けている(図2参照)。コンプレッサ7には、フライホイル9を介してガスエンジン1の動力が伝達される。
 シリンダブロック5の下面にはオイルパン10を取り付けている。実施形態では、オイルパン10の上面積がシリンダブロック5の底面積よりも大きい。すなわち、シリンダブロック5の前後面及び左側面(フライホイルハウジング8側以外の側面)よりも外側方にオイルパン10の外形形状を張り出させている。これによって、オイルパン10のエンジンオイル貯蔵容積を大きく確保している。従って、オイルパン10内に多量のエンジンオイルを貯留でき、ガスエンジン1を長時間に亘って連続運転した場合でも、エンジンオイルが不足するのを防止している。
 オイルパン10内の潤滑油は、エンジン出力軸4の回転で駆動するオイルポンプ(図示省略)によって吸引され、シリンダブロック5の前面下部に取り付けたオイルフィルタ11等を介して、ガスエンジン1の各潤滑部(例えば気筒等)に供給される。各潤滑部に供給された潤滑油は、その後オイルパン10に戻される。
 詳細な図示は省略するが、ガスエンジン1には、気化装置及びガスバルブユニットを介して、後述するトレーラ車体51又は貨物輸送用コンテナ52に搭載したガス燃料タンクを接続している。ガス燃料タンクには、燃料ガスを貯蔵している。気化装置は、ガス燃料タンク内の燃料を気化させた状態で、ガスバルブユニットを介してガスエンジン1に供給する。
 なお、ガスバルブユニットは、ガスエンジン1から戻る一部の燃料ガスを回収してガス燃料タンクに戻すように構成している。また、ガスバルブユニットでは、内部のガス圧を検出してガス漏れ等を確認可能になっている。
 ガスエンジン1は、シリンダブロック5内に複数の気筒を直列に並べた構成になっている。シリンダブロック5内の各気筒は、シリンダヘッド2前面側の吸気マニホールド3に連通している。また、詳細な図示は省略するが、吸気マニホールド3には、吸気スロットル弁及びミキサを介して、外気を除塵浄化して取り込むエアクリーナを接続している。ミキサには、燃焼ガス供給用のガス供給装置を接続している。エアクリーナで除塵浄化した外気とガス供給装置からの燃焼ガスとがミキサによって混合撹拌され、得られた予混合ガスが吸気スロットル弁を介して吸気マニホールド3に送られ、吸気マニホールド3から各気筒に供給される。
 シリンダヘッド2の上面前部(吸気マニホールド3側)には、各気筒内の予混合ガスに点火する点火装置12を各気筒に対応させて設けている。各点火装置12は、高電圧によって気筒内に火花放電を発生させ、気筒内の予混合ガスを燃焼させる。予混合ガスの燃焼によって各気筒内のピストンが往復動して、エンジン出力軸4を回転駆動させ、ガスエンジン1の動力が発生する。
 なお、シリンダブロック5内とラジエータ(図示省略)とに冷却水を循環させる冷却水ポンプ13を備えている。実施形態では、ガスエンジン1の左側部に冷却水ポンプ13を取り付けている。エンジン出力軸4の左突端部に伝動ベルト14等を介して冷却水ポンプ13を連結している。エンジン出力軸4の回転動力を伝動ベルト14経由で冷却水ポンプ13に伝達して冷却水ポンプ13を駆動させ、シリンダブロック5内とラジエータとに冷却水を循環させる。
 さて、シリンダブロック5内の各気筒は、吸気マニホールド3だけでなく、シリンダヘッド2後面側の排気マニホールド6にも連通している。そして、図3、図5及び図6に示すように、ガスエンジン1の排気ガスを浄化する後処理装置20をガスエンジン1の排気経路中に設けている。ガスエンジン1の各気筒から排気マニホールド6に排出した排気ガスは、後処理装置20等を経由して、排気管19(図1参照)から外部に放出される。排気マニホールド6から触媒ケース21等を経て排気管19に至る経路がガスエンジン1の排気経路を構成している。実施形態の後処理装置20はいわゆる三元触媒方式のものであり、後処理装置20によって、ガスエンジン1の排気ガス中の三成分(炭化水素HC、一酸化炭素CO、窒素酸化物NOx)が同時に浄化処理される。
 後処理装置20は、ガスエンジン1のエンジン出力軸4と平行状に左右方向に長く延びた略円筒形状の触媒ケース21を備えている。触媒ケース21の内部には、排気ガス中の三成分(炭化水素HC、一酸化炭素CO、窒素酸化物NOx)を同時に浄化処理する三元触媒22を収容している。実施形態の三元触媒22は、多孔質な隔壁で区画した多数個のセルからなるハニカム構造の基材に対して、主触媒である白金Pt、ロジウムRh及びパラジウムPdといった触媒貴金属と、助触媒であるセリアCeO(セリウム酸化物)とを、例えばウォッシュコート等によって担持させたものである。上記の構成によって、ガスエンジン1の排気ガス中に含まれる炭化水素HC、一酸化炭素CO及び窒素酸化物NOxの含有量が低減される。触媒ケース21の右側部(排気ガス移動方向一端側)には、排気ガスを取り込む排気ガス入口管23を取り付けている。触媒ケース21の左側部(排気ガス移動方向他端側)には、排気ガスを排出する排気ガス出口管24を取り付けている。
 図3、図5及び図6に示すように、シリンダブロック5の後面とオイルパン10の上面後部との入隅部に後処理装置20を配置している。オイルパン10の後面側に固定ブラケット25を介して触媒ケース21を支持している。実施形態では、触媒ケース21の下面側に補強板体26を介して受け枠体27を溶接固定している。オイルパン10の後面側に固定ブラケット25の垂直板部をボルト28で締結している。固定ブラケット25の水平板部に受け枠体27の下面部をボルト29及びナット30で締結している。
 ガスエンジン1の排気経路のうち後処理装置20の上流側には、略円筒形状のフィルタケース31を交換可能に配置している。この場合、排気マニホールド6から排気導入管33を延長させ、排気導入管33と後処理装置20との間にフィルタケース31を着脱可能に連結している。フィルタケース31には、排気ガス中のデポジット(エンジンオイル等の残滓(燃料生成物))を捕集するフィルタ体32を内蔵している。フィルタ体32は、三元触媒22と同様に、多孔質な隔壁で区画した多数個のセルからなるハニカム構造のものである。ただし、三元触媒22とは異なり、白金Pt、ロジウムRh及びパラジウムPdといった触媒貴金属を担持していない。
 フィルタ体32の存在によって、排気ガス中のデポジットは、触媒ケース21内の三元触媒22に導入される前に予め捕集される。このため、デポジットが三元触媒22に直接付着し堆積するおそれ(デポジット堆積に起因する三元触媒22の機能低下のおそれ)を確実に抑制できる。三元触媒22にデポジットが堆積し難いので、三元触媒22の長寿命化を図れる。後処理装置20(三元触媒22付き触媒ケース21)の交換頻度を著しく低減して、ランニングコストを格段に抑制できる。
 実施形態では、排気マニホールド6の右端部には、排気継手体16を一体的に形成している。排気マニホールド6の排気継手体16には、排気導入管33としてのベローズ状伸縮管34及びエルボ鋼管35とフィルタケース31とを介して排気ガス入口管23に接続している。すなわち、排気マニホールド6の排気継手体16には、縦向きに延びるベローズ状伸縮管34の上端側を締結している。ベローズ状伸縮管34の下端側に、エルボ鋼管35の上端側を締結している。エルボ鋼管35の左端側に、フィルタケース31を介して排気ガス入口管23の右端側を締結している。ガスエンジン1の排気マニホールド6に排気ガス入口管23を連通させることによって、排気ガスはフィルタケース31経由で後処理装置20に導入される。触媒ケース21の左側部に取り付けた排気ガス出口管24の左端側には、排気管19を介して消音器36とテールパイプ37とを接続している(図1参照)。従って、後処理装置20(三元触媒22付き触媒ケース21)を通過して浄化処理された排気ガスは、排気管19、消音器36及びテールパイプ37を介して外部に放出される。
 前述の通り、フィルタケース31は、排気導入管33と後処理装置20との間に着脱可能に連結している。実施形態では、エルボ鋼管35の左端側(下流側)の開口端部に、外周方向に突出する上流フランジ38を取り付けている。排気ガス入口管23の右端側(上流側)の開口端部には、外周方向に突出する下流フランジ39を取り付けている。フィルタケース31の左右両端側(排気方向両端側)の開口端部には、外周方向に突出する連結フランジ40をそれぞれ取り付けている。
 エルボ鋼管35の左端側と排気ガス入口管23の右端側との間にフィルタケース31を介挿している。ガスケット(図示省略)を介して上流フランジ38と上流側の連結フランジ40とを突き合わせ、両フランジ38,40をボルト41及びナット42の複数組で締結している。また、ガスケット(図示省略)を介して下流フランジ39と下流側の連結フランジ40とを突き合わせ、両フランジ39,40をボルト41及びナット42の複数組で締結している。その結果、エルボ鋼管35(排気導入管33)、フィルタケース31及び排気ガス入口管23(後処理装置20)が着脱可能に連結される。
 ところで、実施形態のガスエンジン1は、自身の駆動制御を司る制御装置としてのエンジンECU43を備えている。詳細な図示は省略するが、エンジンECU43は、各種演算処理や制御を実行するCPUの他、各種データを予め固定的に記憶したROM、各種データを書き換えて記憶可能なEEPROM、各種データを一時的に記憶させるRAM、並びに入出力インターフェイス等を有していて、ガスエンジン1自体若しくはその近傍に配置される。図7に示すように、エンジンECU43には、ガスエンジン1の累積駆動時間を計測する計時用のタイマー44と、ブザー、ランプ又は表示部といった報知部材45とを接続している。
 以上の構成において、タイマー44で計時(カウント)しているガスエンジン1の累積駆動時間が設定時間(例えば5000時間程度)を過ぎたら、フィルタ体32にデポジットが堆積して目詰まり気味と解されるので、フィルタケース31をフィルタ体32ごと交換する時期が到来した旨を報知部材45で報知すればよい。フィルタケース31を交換したらタイマー44のカウントをリセットすることになる。
 上記の記載並びに図5及び図6から明らかなように、ガスエンジン1の排気ガスを浄化する後処理装置20を前記ガスエンジン1の排気経路中に設け、前記ガスエンジン1の底部にオイルパン10を設けているエンジン装置において、排気ガス中のデポジットを捕集するフィルタ体32を内蔵したフィルタケース31を備え、前記排気経路のうち前記後処理装置20の上流側に前記フィルタケース31を交換可能に配置するから、前記フィルタケース31内の前記フィルタ体32で排気ガス中のデポジットを捕集して、デポジットが前記後処理装置20に直接付着し堆積するおそれ(デポジット堆積に起因する前記後処理装置20の機能低下のおそれ)を確実に抑制できる。前記後処理装置20にデポジットが堆積し難いので、前記後処理装置20の長寿命化を図れる。前記後処理装置20の交換頻度を著しく低減して、ランニングコストを格段に抑制できる。
 次に、図1及び図2を参照しながら、ガスエンジン1の使用態様の一例を説明する。図1及び図2に示すように、トラクタ(図示省略)で牽引するトレーラ車体51に、冷凍貨物等を輸送する四角箱型の貨物輸送用コンテナ52を搭載している。トレーラ車体51は、収納可能な前部支脚体53と後車輪54とで水平に支持した状態で保管可能である。また、前部支脚体53を収納した状態でトラクタの後部にトレーラ車体51の前部を連結し、トラクタでトレーラ車体51を牽引することも可能である。
 貨物輸送用コンテナ52の前面部には、空気調和機用の空調ハウジング55を設けている。貨物輸送用コンテナ52内の温度をコントロールする空気調和機(図示省略)を空調ハウジング55内に収容している。空調ハウジング55の下方にはエンジンルーム56を形成している。ガスエンジン1と空気調和機の一部を構成するコンプレッサ7とを、エンジンルーム56内に配置している。ガスエンジン1でコンプレッサ7を駆動させ、コンプレッサ7で空気調和機の冷媒を圧縮することによって、貨物輸送用コンテナ52内の温度は、冷凍貨物の保存に適した保冷温度(例えば-20℃等)に保持される。エンジンルーム56の前面側には、メンテナンス用ドア57を開閉可能に設けている。エンジンルーム56内の左側にガスエンジン1を位置させ、右側にコンプレッサ7を位置させている。メンテナンス用ドア57を開放すると、ガスエンジン1の前面側(吸気マニホールド側)が露出する。
 次に、図8及び図9を参照しながら、排気ガス中のデポジット捕集構造の第1別例について説明する。第1別例では、排気ガスの温度を検出する温度検出部材としての排気ガス温度センサ46をフィルタ体32よりも上流側に備えている。この場合、エルボ鋼管35の左端部に排気ガス温度センサ46を装着している。図9に示すように、第1別例では、先の実施形態のタイマー44に代えて、排気ガス温度センサ46をエンジンECU43に接続している。その他の構成は先の実施形態と同様である。
 以上の構成において、排気ガス温度センサ46で検出した排気ガス温度が設定温度を超えたら、フィルタ体32にデポジットが堆積して目詰まり気味のために、フィルタ体32より上流側の排気ガス圧力が上昇して排気ガス温度が上昇したと解されるので、フィルタケース31をフィルタ体32ごと交換する時期が到来した旨を報知部材45で報知すればよい。その結果、フィルタ体32の交換時期を適切に把握して、フィルタ体32付きのフィルタケース31を交換でき、後処理装置20の浄化機能の長寿命化を図れる。
 次に、図10及び図11を参照しながら、排気ガス中のデポジット捕集構造の第2別例について説明する。第2別例では、フィルタ体32を挟んで上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出部材としての排気ガス差圧センサ47を備えている。この場合、エルボ鋼管35の左端部に排気ガス差圧センサ47を構成する上流側排気圧センサ48を装着し、排気ガス入口管23の右端部に下流側排気圧センサ49を装着している。図11に示すように、第2別例では、先の実施形態のタイマー44に代えて、排気ガス差圧センサ47(上流側排気圧センサ48及び下流側排気圧センサ49)をエンジンECU43に接続している。その他の構成は先の実施形態と同様である。
 以上の構成において、排気ガス差圧センサ47で検出した圧力差が設定値を超えたら、フィルタ体32にデポジットが堆積して目詰まり気味のために、フィルタ体32より上流側の排気ガス圧力が上昇したと解されるので、フィルタケース31をフィルタ体32ごと交換する時期が到来した旨を報知部材45で報知すればよい。その結果、フィルタ体32の交換時期を適切に把握して、フィルタ体32付きのフィルタケース31を交換でき、この場合も、第1別例と同様に、後処理装置20の浄化機能の長寿命化を図れる。
 本願発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
1 ガスエンジン
3 吸気マニホールド
6 排気マニホールド
10 オイルパン
16 排気継手体
20 後処理装置
21 触媒ケース
22 三元触媒
23 排気ガス入口管
24 排気ガス出口管
31 フィルタケース
32 フィルタ体
33 排気導入管
43 エンジンECU
44 タイマー
45 報知部材
46 排気ガス温度センサ
47 排気ガス差圧センサ
48 上流側排気圧センサ
49 下流側排気圧センサ

Claims (3)

  1.  エンジンの排気ガスを浄化する後処理装置を前記エンジンの排気経路中に設けているエンジン装置において、
     前記後処理装置は三元触媒である一方、排気ガス中のデポジットを捕集するフィルタ体を内蔵したフィルタケースを備え、前記排気経路のうち前記後処理装置の上流側に前記フィルタケースを交換可能に配置している、
    エンジン装置。
  2.  排気ガスの温度を検出する温度検出部材を前記フィルタ体よりも上流側に備え、前記温度検出部材の検出結果に基づき前記フィルタ体の交換時期を判定する、
    請求項1に記載のエンジン装置。
  3.  前記フィルタ体を挟んで上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出部材を備え、前記差圧検出部材の検出結果に基づき前記フィルタ体の交換時期を判定する、
    請求項1に記載のエンジン装置。
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