JP5955243B2

JP5955243B2 - エンジン装置

Info

Publication number: JP5955243B2
Application number: JP2013030195A
Authority: JP
Inventors: 義幸山東
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2013-02-19
Filing date: 2013-02-19
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2033-02-19
Also published as: JP2014159764A

Description

本願発明は、農業機械（トラクタ、コンバイン）または建設機械（ブルドーザ、油圧ショベル、ローダー）などに搭載するディーゼルエンジン等のエンジン装置に係り、より詳しくは、排気ガス中に含まれた粒子状物質（すす、パティキュレート）、または排気ガス中に含まれた窒素酸化物質（ＮＯｘ）等を除去するエンジン装置に関するものである。

従来から、ディーゼルエンジンの排気経路中に、排気ガス後処理装置として、ディーゼルパティキュレートフィルタを内設した排気ガス浄化ケース（以下、ＤＰＦケースという）、または尿素選択触媒還元型のＳＣＲ触媒を内設した排気ガス浄化ケース（以下、ＳＣＲケースという）などを設け、ＤＰＦケースまたはＳＣＲケースに排気ガスを導入して、ディーゼルエンジンから排出された排気ガスを浄化処理する技術が知られている（例えば特許文献１〜３参照）。

特開２００９−７４４２０号公報特開２０１２−２１５０５号公報特許第４２８６８８７号公報

特許文献１または２のように、エンジンに対して離間させてＤＰＦケースとＳＣＲケースを組付ける場合、エンジンからＤＰＦケースまたはＳＣＲケースに供給される排気ガスの温度が低下して、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生、または選択触媒還元作用などの化学反応が不完全になりやすいから、ＳＣＲケース内の排気ガスの温度を高温に維持する特別の装置が必要になる等の問題がある。

一方、特許文献３のように、排気ガスに尿素水を混入させる排気連結管を備え、排気連結管を介してＤＰＦケースとＳＣＲケースを連結させる構造もあるが、排気連結管が接合されるＳＣＲケースの排気ガス入口側などにおいて、ＳＣＲケースの内部に導入する排気ガス混合させた尿素水が結晶化した場合、ＳＣＲケースの排気ガス入口側に尿素の結晶が堆積することになり、ＳＣＲケース内部への排気ガスの導入が適正に行われ難くなる等の問題もある。

そこで、本願発明は、これらの現状を検討して改善を施したエンジン装置を提供しようとするものである。

本願発明は、エンジンの排気ガス中の窒素酸化物質を低減する排気ガス浄化ケースを備え、尿素水が噴射された前記エンジンの排気ガスを、前記排気ガス浄化ケース内部に排気ガス入口から導入させるエンジン装置において、前記排気ガス浄化ケースの外周のうち前記排気ガス入口の外側に排気ガス入口管を連結する構造であって、前記排気ガス入口と排気ガス入口管の接続部に配置させる筒状の整流ガイド体を備え、前記排気ガス入口管の円筒段部に前記整流ガイド体の排気ガス入口側の排気ガス通路端を溶接固定するとともに、前記排気ガス入口の開口縁に前記整流ガイド体の排気ガス出口側の排気ガス通路端を溶接固定しており、前記整流ガイド体の排気ガス入口側の排気ガス通路端の開口面積よりも、前記整流ガイド体の排気ガス出口側の排気ガス通路端の開口面積を大きく形成するとともに、前記整流ガイド体の排気ガス出口側の開口形状を、前記排気ガス浄化ケース内の排気ガス移動方向を短径とし、これと交差する方向を長径とする長円又は多角形状に形成したものである。

本願発明によると、エンジンの排気ガス中の窒素酸化物質を低減する排気ガス浄化ケースを備え、尿素水が噴射された前記エンジンの排気ガスを、前記排気ガス浄化ケース内部に排気ガス入口から導入させるエンジン装置において、前記排気ガス浄化ケースの外周のうち前記排気ガス入口の外側に排気ガス入口管を配置する構造であって、前記排気ガス入口と排気ガス入口管の接続部に配置させる整流ガイド体を備え、前記排気ガス入口管に前記整流ガイド体を内設させたものであるから、前記排気ガス入口と排気ガス入口管の接合部などにおいて、排気ガスに混合させた尿素水が結晶化して、尿素の結晶塊が形成されるのを容易に低減できる。即ち、前記排気ガス浄化ケースの排気ガス入口側に尿素の結晶塊が堆積するのを防止でき、前記排気ガス浄化ケースの内部に排気ガスを適正に導入でき、排気ガス中の窒素酸化物質を、無害な窒素に変換する触媒反応効率を向上できる。

本願発明によると、前記整流ガイド体の排気ガス入口側の排気ガス通路端の開口面積よりも、前記整流ガイド体の排気ガス出口側の排気ガス通路端の開口面積を大きく形成したものであるから、前記排気ガス浄化ケースへの前記入口管の取付け剛性を維持しながら、前記排気ガス浄化ケースの排気ガス移動方向の寸法を短縮でき、低コストで、コンパクトに且つ軽量に構成できる。

本願発明によると、前記整流ガイド体の排気ガス出口側の開口形状を、排気ガス移動方向を短径とし、これと交差する方向を長径とする長円又は多角形状に形成したものであるから、前記整流ガイド体の排気ガス出口側から、前記排気ガス浄化ケース内部の尿素選択触媒還元型のＳＣＲ触媒のうち排気ガス移動上流側の端面に対して排気ガスを均等に供給でき、前記ＳＣＲ触媒にて排気ガス中の窒素酸化物質を無害な窒素に変換するガス浄化機能が向上できる。

第１実施形態を示すディーゼルエンジンの右側面図である。同左側面図である。同平面図である。同正面図である。同背面図である。同前方から見た左側斜視図である。同後方から見た右側斜視図である。ディーゼルエンジンを搭載した作業車両の左側面図である。同作業車両の平面図である。排気ガス浄化装置の取付部の斜視図である。排気ガス浄化装置の分解斜視図である。同分解斜視図である。同組立説明図である。同組立説明図である。同組立説明図である。同組立説明図である。排気ガス浄化ケースの断面図である。排気ガス入口管の断面図である。排気ガス入口管の外観図である。排気ガス浄化ケースの排気ガス入口の説明図である。排気ガス浄化ケースの排気ガス入口の断面図である。排気ガス浄化ケースの分解説明図である。第２実施形態を示す排気ガス浄化ケースの断面図である。

以下に、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。図１はディーゼルエンジンの吸気マニホールドが設置された右側面図、図２はディーゼルエンジンの排気マニホールドが設置された左側面図、図３は同平面図、図４はディーゼルエンジンの冷却ファンが設置された正面図、図５はディーゼルエンジンのフライホイールが設置された背面図、図６及び図７はディーゼルエンジンの斜視図である。図１〜図７を参照しながら、ディーゼルエンジン１の全体構造について説明する。

図１〜図７に示す如く、ディーゼルエンジン１のシリンダヘッド２の一側面には吸気マニホールド３が配置されている。シリンダヘッド２は、エンジン出力軸４（クランク軸）とピストン（図示省略）が内蔵されたシリンダブロック５に上載されている。シリンダヘッド２の他側面に排気マニホールド６が配置されている。シリンダブロック５の前面と後面からエンジン出力軸４の前端と後端を突出させている。

また、シリンダブロック５の後面にフライホイールハウジング８を固着している。フライホイールハウジング８内にフライホイール９を設ける。エンジン出力軸４の後端側にフライホイール９を軸支させている。フライホイール９を介してディーゼルエンジン１の動力を取り出すように構成している。さらに、シリンダブロック５の下面にはオイルパン１１が配置されている。

図１、図３に示すように、吸気マニホールド３には、再循環用の排気ガスを取込む排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）１５を配置する。吸気マニホールド３にエアクリーナ１６を連結する。エアクリーナ１６にて除塵・浄化された外部空気は、吸気マニホールド３に送られ、ディーゼルエンジン１の各気筒に供給されるように構成している。

上記の構成により、ディーゼルエンジン１から排気マニホールド６に排出された排気ガスの一部が、排気ガス再循環装置１５を介して、吸気マニホールド３からディーゼルエンジン１の各気筒に還流されることによって、ディーゼルエンジン１の燃焼温度が下がり、ディーゼルエンジン１からの窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量が低減され、かつディーゼルエンジン１の燃費が向上される。

なお、シリンダブロック５内とラジエータ９０に冷却水を循環させる冷却水ポンプ２１を、ディーゼルエンジン１の冷却ファン２４設置側に配置する。エンジン出力軸４にＶベルトなどを介して冷却水ポンプ２１及び冷却ファン２４を連結し、冷却水ポンプ２１及び冷却ファン２４を駆動する。冷却水ポンプ２１からシリンダブロック５内に冷却水を送込む一方、冷却ファン２４風にてディーゼルエンジン１を冷却するように構成している。

図１〜図７に示す如く、前記ディーゼルエンジン１の各気筒から排出された排気ガスを浄化するための排気ガス浄化装置２７として、ディーゼルエンジン１の排気ガス中の粒子状物質を除去するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦケース）としての第１ケース２８と、ディーゼルエンジン１の排気ガス中の窒素酸化物質を除去する尿素選択触媒還元システム（ＳＣＲケース）としての第２ケース２９を備える。図３のように、第１ケース２８には、酸化触媒３０、スートフィルタ３１が内設される。第２ケース２９には、尿素選択触媒還元用のＳＣＲ触媒３２、酸化触媒３３が内設される。

ディーゼルエンジン１の各気筒から排気マニホールド６に排出された排気ガスは、排気ガス浄化装置２７等を経由して、外部に放出される。排気ガス浄化装置２７によって、ディーゼルエンジン１の排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）や、炭化水素（ＨＣ）や、粒子状物質（ＰＭ）や、窒素酸化物質（ＮＯｘ）を低減するように構成している。

第１ケース２８と第２ケース２９は、平面視でディーゼルエンジン１の出力軸（クランク軸）４と直交する水平方向に長く延びた略円筒形状に構成している。第１ケース２８の両側（排気ガス移動方向一端側と同他端側）には、排気ガスを取入れるＤＰＦ入口管３４と、排気ガスを排出するＤＰＦ出口管３５を設けている。同様に、第２ケース２９の両側（排気ガス移動方向一端側と同他端側）には、排気ガスを取入れるＳＣＲ入口管３６と、排気ガスを排出するＳＣＲ出口管３７を設けている。

また、排気マニホールド６の排気ガス出口に、ディーゼルエンジン１に空気を強制的に送り込む過給機３８を配置している。排気マニホールド６に過給機３８を介してＤＰＦ入口管３４を連通させ、ディーゼルエンジン１の排気ガスを第１ケース２８内に導入する一方、ＤＰＦ出口管３５に連結パイプ３９を介してＳＣＲ入口管３６を接続させ、第１ケース２８の排気ガスを第２ケース２９内に導入するように構成している。なお、第２ケース２９外周面にパイプ支持ブラケット４０の基端側を固着し、ＳＣＲ入口管３６が接合された連結パイプ３９端部にパイプ支持ブラケット４０の先端側を連結し、第２ケース２９にパイプ支持ブラケット４０を介して連結パイプ３９を着脱可能に支持している。

図１に示す如く、ディーゼルエンジン１の多気筒分の各インジェクタ（図示省略）に、燃料タンク（図示省略）を接続する燃料ポンプ４２とコモンレール４３を備える。シリンダヘッド２の吸気マニホールド３設置側にコモンレール４３と燃料フィルタ４４を配置し、吸気マニホールド３下方のシリンダブロック５に燃料ポンプ４２を配置している。なお、前記各インジェクタは、電磁開閉制御型の燃料噴射バルブ（図示省略）を有する。

図示しない前記燃料タンク内の燃料が燃料フィルタ４４を介して燃料ポンプ４２に吸込まれる一方、燃料ポンプ４２の吐出側にコモンレール４３が接続され、円筒状のコモンレール４３がディーゼルエンジン１の各インジェクタにそれぞれ接続されている。

上記の構成により、前記燃料タンクの燃料が燃料ポンプ４２によってコモンレール４３に圧送され、高圧の燃料がコモンレール４３に蓄えられると共に、前記各インジェクタの燃料噴射バルブがそれぞれ開閉制御されることによって、コモンレール４３内の高圧の燃料がディーゼルエンジン１の各気筒に噴射される。即ち、前記各インジェクタの燃料噴射バルブを電子制御することによって、燃料の噴射圧力、噴射時期、噴射期間（噴射量）を高精度にコントロールできる。したがって、ディーゼルエンジン１から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減できる。

次に、図８、図９を参照して、前記ディーゼルエンジン１を搭載したスキッドステアローダ５１について説明する。図８、図９に示す作業車両としてのスキッドステアローダ５１は、後述するローダ装置５２を装着し、ローダ作業を行うように構成されている。このスキッドステアローダ５１には、左右の走行クローラ部５４が装着されている。また、スキッドステアローダ５１の走行クローラ部５４の上方には、開閉可能なボンネット５５が配置されている。

ボンネット５５内にはディーゼルエンジン１が収容されている。このディーゼルエンジン１は、スキッドステアローダ５１が備える走行機体５６に防振部材等を介して支持されている。ボンネット５５の前方には、運転者が搭乗するキャビン５７が配置されており、このキャビン５７の内部には操縦ハンドル５８及び運転座席５９等が備えられている。また、ディーゼルエンジン１によって駆動されるローダ作業油圧ポンプ装置６０と、左右の走行クローラ部５４を駆動する走行ミッション装置６１が備えられている。ディーゼルエンジン１からの動力が、走行ミッション装置６１を介して左右の走行クローラ部５４に伝達される。運転座席５９に座乗したオペレータは、操縦ハンドル５８等の操作部を介して、スキッドステアローダ５１の走行操作等を行うことができる。

また、ローダ装置５２は、走行機体５６の左右両側に配置されたローダポスト６２と、各ローダポスト６２の上端に上下揺動可能に連結された左右一対のリフトアーム６３と、左右リフトアーム６３の先端部に上下揺動可能に連結されたバケット６４とを有している。

各ローダポスト６２とこれに対応したリフトアーム６３との間には、リフトアーム６３を上下揺動させるためのリフトシリンダ６６がそれぞれ設けられている。左右リフトアーム６３とバケット６４との間には、バケット６４を上下揺動させるためのバケットシリンダ６８が設けられている。この場合、操縦座席５９のオペレータがローダレバー（図示省略）を操作することによって、ローダ作業油圧ポンプ装置６０の油圧力が制御されて、リフトシリンダ６６やバケットシリンダ６８が伸縮作動し、リフトアーム６３やバケット６４を上下揺動させ、ローダ作業を実行するように構成している。

図１、図３、図８、図１１などを参照して、ディーゼルエンジン１の排気ガスの排出構造を説明する。図１、図３、図１１に示す如く、過給機３８の排気ガス出口管７０に可とう性耐熱ゴム製のガス排出管７１の一端側を連結し、ＤＰＦ入口管３４にガス排出管７１の他端側を連結し、過給機３８にガス排出管７１を介して第１ケース２８を連通させ、過給機３８から第１ケース２８に排気マニホールド６の排気ガスを移動させるように構成している。

また、ＤＰＦ出口管３５に金属製の排気管７２の一端側を連結し、排気管７２の他端側に尿素混合管７３を一体的に配置し、連結パイプ３９の一端側に尿素混合管７３の排気ガス出口側を連結させると共に、連結パイプ３９の他端側にＳＣＲ入口管３６を連結している。即ち、排気管７２と、尿素混合管７３と、連結パイプ３９を介して、ＤＰＦ出口管３５にＳＣＲ入口管３６を接続させ、第１ケース２８に第２ケース２９を連通させ、第１ケース２８から第２ケース２９に排気ガスを移動させるように構成している。

図１、図８、図９に示す如く、尿素水を貯蔵する尿素水タンク７５と、尿素供給用の尿素水噴射ノズル７６と、尿素水噴射ノズル７６に尿素水タンク７５の尿素水を圧送する尿素水噴射ポンプ７７を備える。尿素水タンク７５は、ボンネット５５に内設される。尿素水噴射ポンプ７７は、走行ミッション装置６１に配置され、ディーゼルエンジン１の出力にて駆動される。尿素水噴射ノズル７６は、尿素混合管７３のノズル支持部７４に配置される。

上記の構成により、尿素水タンク７５内の尿素水が尿素水噴射ポンプ７７から尿素水噴射ノズル７６に圧送され、尿素水噴射ノズル７から尿素水が尿素混合管７３内に噴射され、尿素混合管７３または連結パイプ３９の内部で、ディーゼルエンジン１からの排気ガスに、尿素水噴射ノズル７からの尿素水が混合される。尿素水が混合された排気ガスは第２ケース２９（ＳＣＲ触媒３２、酸化触媒３３）を通過して、排気ガス中の窒素酸化物質（ＮＯｘ）が低減され、ＳＣＲ出口管３７から外部に放出される。なお、排気ガス中に尿素水を噴霧することにより、排気ガス中にアンモニアガスが生成され、そのアンモニアガスと排気ガスが混合されてＳＣＲ入口管３６から第２ケース２９内部に導入され、第２ケース２９内の触媒３２，３３にて排気ガス中の窒素酸化物質（ＮＯｘ）が除去される。

次に、図１〜図３、図１０〜図１６を参照して、排気ガス浄化装置２７の取付け構造を説明する。第１ケース２８のＤＰＦ入口管３４側を支持する第１支持脚体８１と、第１ケース２８のＤＰＦ出口管３５側を支持する第２支持脚体８２を備える。シリンダヘッド２の側面のうち、排気マニホールド６配置側の側面に、第１支持脚体８１の下端側をボルト８３締結し、シリンダヘッド２の一側面に第１支持脚体８１を立設させる。第１支持脚体８１の上端側に第１ケース２８のＤＰＦ入口管３４側を締結バンド８６にて着脱可能に固着する。

また、シリンダヘッド２の側面のうち、吸気マニホールド３配置側の側面と、冷却水ポンプ２１配置側の側面に、第２支持脚体８２の下端側をボルト８４，８５締結し、シリンダヘッド２の他側面に第２支持脚体８２を立設させる。第２支持脚体８２の上端側に第１ケース２８のＤＰＦ出口管３５側を締結ボルト８７にて着脱可能に固着する。即ち、シリンダヘッド２の対向する側面に、第１支持脚体８１と第２支持脚体８２を立設させ、シリンダヘッド２を跨ぐ姿勢に第１ケース２８を支持する。エンジン出力軸４と交叉する水平横方向に円筒状の第１ケース２８の長手方向（排気ガス移動方向）を向けるように構成している。

一方、図１、図２、図８、図９に示す如く、冷却ファン２４に対向させて配置するラジエータ９０を備える。走行機体５６上面側に機体フレーム９１を立設させる。機体フレーム９１に、ラジエータ９０と、風洞板体９２を支持させる。風洞板体９２にて冷却ファン２４を覆い、ラジエータ９０を介して冷却ファン２４が外気を吸込み、冷却ファン２４からディーゼルエンジン１各部に冷却風を供給すると共に、ディーゼルエンジン１の各部とラジエータ９０に冷却水ポンプ２１にて冷却水を循環させ、ディーゼルエンジン１を冷却するように構成している。

また、図１、図２に示す如く、第２ケース２９から下面側に向けてＳＣＲ支持脚体９３を突出させ、前記機体フレーム９１にＳＣＲ支持脚体９３の下端側を着脱可能にボルト９４締結している。冷却ファン２４の略直上に第２ケース２９が配置される。冷却ファン２４の上面側と第２ケース２９の下面側の間にシュラウドとしての風洞板体９２を介在させる。風洞板体９２の最上端部よりも、第１支持脚体８１及び第２支持脚体８２の上端部を高位置に設け、風洞板体９２の最上端部よりも第１ケース２８を高位置に支持させると共に、機体フレーム９１及びＳＣＲ支持脚体９３を介して、第１ケース２８よりも第２ケース２９をさらに高位置に支持させるように構成している。

ディーゼルエンジン１の上面側のうち、冷却ファン２４設置部の上面側に第１ケース２８と第２ケース２９が平行に配置され、第１ケース２８と第２ケース２９の対向側面の上方側に排気連結パイプ３９を斜行させ、第１ケース２８と第２ケース２９の排気ガス移動側の幅寸法よりも排気連結パイプ３９を長尺に形成し、尿素水の混合に必要な排気連結パイプ３９内の排気ガス移動距離を充分に確保している。また、風洞板体９２にて形成されるディーゼルエンジン１の冷却ファン２４風路よりも、第１ケース２８と第２ケース２９を高位置に配置し、第１ケース２８よりもさらに高位置に第２ケース２９を配置している。即ち、ディーゼルエンジン１の風洞板体９２（冷却ファン用シュラウド）上面よりも高位置に第１ケース２８と第２ケース２９が配置され、冷却ファン２４の直上に第２ケース２９が配置される。

したがって、ケースブラケットとしての第１支持脚体８１及び第２支持脚体８２のエンジン冷却風ガイド作用にて、ディーゼルエンジン１の上面側に冷却ファン２４からの冷却風が移動案内される。なお、図１のように、第１ケース２８と風洞板体９２の間に冷却風ガイド体９５を設け、風洞板体９２側からディーゼルエンジン１の上面側に向けて、冷却風ガイド体９５の案内にて、冷却ファン２４からの冷却風が移動するように構成できる。

次に、図１〜図３、図１０〜図１６を参照して、排気ガス浄化ケースとしての第２ケース２９の構造を説明する。第２ケース２９には、尿素選択触媒還元用のＳＣＲ触媒３２（Selective Catalytic Reduction）と、酸化触媒３３（Diesel Oxidation Catalyst）が内蔵されている。また、第２ケース２９は、耐熱金属材料製の入口ケース１１１と、耐熱金属材料製のＳＣＲケース１１２と、耐熱金属材料製のＤＯＣケース１１３と、耐熱金属材料製の出口ケース１１４とを備える。

図１７、図２２に示す如く、入口ケース１１１は、略円筒型の入口内側ケース１１５と略円筒型の入口外側ケース１１６を有する二重筒構造に構成する。ＳＣＲケース１１２は、略円筒型のＳＣＲ内側ケース１１７と略円筒型の前部ＳＣＲ外側ケース１１８及び後部ＳＣＲ外側ケース１１９を有する二重筒構造に構成する。ＤＯＣケース１１３は、略円筒型のＤＯＣ内側ケース１２０と略円筒型のＤＯＣ外側ケース１２１を有する二重筒構造に構成する。出口ケース１１４は、略円筒型の出口内側ケース１２２と略円筒型の出口外側ケース１２３を有する二重筒構造に構成する。

また、ＳＣＲ触媒３２は、セラミックファイバー製でマット状のＳＣＲ断熱材１２４が外側に巻装されて、ＳＣＲ内側ケース１１７に圧入状態で内挿されている。ＳＣＲ断熱材１２４にてＳＣＲ触媒３２が保護されている。酸化触媒３３は、セラミックファイバー製でマット状のＤＯＣ断熱材１２５が外側に巻装されて、ＤＯＣ内側ケース１２０に圧入状態で内挿されている。ＤＯＣ断熱材１２５にて酸化触媒３３が保護されている。

前記各外側ケース１１６，１１８，１１９，１２１，１２３は、略同一径の円筒状に形成している。入口内側ケース１１５と入口外側ケース１１６における各排気ガス上流側端部が、円板形状の上流側内蓋体１２６と上流側外蓋体１２７にて閉塞されている。入口外側ケース１１６の排気ガス下流側端部から入口内側ケース１１５の排気ガス下流側端部を突出させている。入口外側ケース１１６の排気ガス下流側端部と、入口内側ケース１１５の排気ガス下流側外周面に、薄板状リング形（端面がＬ形状）の入口側接合フランジ１２８の内径側を溶接固定している。

入口内側ケース１１５の内径よりもＳＣＲ内側ケース１１７の外径を小さく形成している。前部ＳＣＲ外側ケース１１８の排気ガス上流側端部からＳＣＲ内側ケース１１７の排気ガス上流側端部を突出させる。前部ＳＣＲ外側ケース１１８の排気ガス上流側端部と、ＳＣＲ内側ケース１１７の排気ガス上流側外周面に、薄板状リング形（端面がＬ形状）のＳＣＲ入口接合フランジ１２９の内径側を溶接固定している。

周方向に複数（実施形態では２つ）に分割された半円弧体にて構成された二組の厚板状の入口側挟持フランジ１３０，１３１にて、外径側を当接させた入口側接合フランジ１２８とＳＣＲ入口接合フランジ１２９を挟持させる。各フランジ１２８，１２９，１３０，１３１にボルト１３２を貫通させる。ボルト１３２とナット１３３にて各フランジ１２８，１２９，１３０，１３１を着脱可能に締結する。即ち、入口ケース１１１の排気ガス下流側に、ＳＣＲケース１１２の排気ガス上流側が着脱可能に連結される。入口内側ケース１１５の排気ガス下流側端部に、ＳＣＲ内側ケース１１７の排気ガス上流側端部が遊嵌状に内挿される。

ＳＣＲ内側ケース１１７の排気ガス下流側外周面に、ドーナツ形状の薄板製支持体１３４の内径側を溶接固定する。前部ＳＣＲ外側ケース１１８の排気ガス上流側端部と、後部ＳＣＲ外側ケース１１９の排気ガス下流側端部を突き合わせる。薄板製支持体１３４の外径側に、前部ＳＣＲ外側ケース１１８の排気ガス上流側端部と、後部ＳＣＲ外側ケース１１９の排気ガス下流側端部を溶接固定する。ＳＣＲ内側ケース１１７の排気ガス下流側端部に対して、後部ＳＣＲ外側ケース１１９の排気ガス下流側端部を、排気ガス下流側に向けて突出している。後部ＳＣＲ外側ケース１１９の排気ガス下流側端部に、薄板状リング形（端面がＬ形状）のＳＣＲ出口接合フランジ１３５の内径側を溶接固定している。

ＤＯＣ外側ケース１２１の排気ガス上流側端部からＤＯＣ内側ケース１２０の排気ガス上流側端部を突出させる。ＤＯＣ外側ケース１２１の排気ガス上流側端部と、ＤＯＣ内側ケース１２０の排気ガス上流側外周面に、薄板状リング形（端面がＬ形状）のＤＯＣ入口接合フランジ１３６の内径側を溶接固定している。

周方向に複数（実施形態では２つ）に分割された半円弧体にて構成された二組の厚板状の触媒側挟持フランジ１３７，１３８にて、外径側を当接させたＳＣＲ出口接合フランジ１３５とＤＯＣ入口接合フランジ１３６を挟持させる。各フランジ１３５，１３６，１３７，１３８にボルト１３９を貫通させる。ボルト１３９とナット１４０にて各フランジ１３５，１３６，１３７，１３８を着脱可能に締結する。

即ち、ＳＣＲケース１１２の排気ガス下流側に、ＤＯＣケース１１３の排気ガス上流側が着脱可能に連結される。後部ＳＣＲ外側ケース１１９の排気ガス下流側端部に、ＤＯＣ内側ケース１２０の排気ガス上流側端部が遊嵌状に内挿される。なお、ＳＣＲ内側ケース１１７の排気ガス下流側端部と、ＤＯＣ内側ケース１２０の排気ガス上流側端部との間に、図示しない差圧センサまたは温度センサなどが配置されるセンサ設置間隔を形成する。

次いで、ＤＯＣ外側ケース１２１の排気ガス下流側端部からＤＯＣ内側ケース１２０の排気ガス下流側端部を突出させる。ＤＯＣ外側ケース１２１の排気ガス下流側端部と、ＤＯＣ内側ケース１２０の排気ガス下流側外周面に、薄板状リング形（端面がＬ形状）のＤＯＣ出口接合フランジ１４１の内径側を溶接固定している。

また、出口内側ケース１２２と出口外側ケース１２３における各排気ガス下流側端部が、円板形状の下流側蓋体１４２にて閉塞されている。出口外側ケース１２３の排気ガス上流側端部から出口内側ケース１２２の排気ガス上流側端部を突出させている。出口外側ケース１２３の排気ガス上流側端部と、出口内側ケース１２２の排気ガス上流側外周面に、薄板状リング形（端面がＬ形状）の出口側接合フランジ１４３の内径側を溶接固定している。下流側蓋体１４２にＳＣＲ出口管３７が締結される。

周方向に複数（実施形態では２つ）に分割された半円弧体にて構成された二組の厚板状の出口側挟持フランジ１４４，１４５にて、外径側を当接させたＤＯＣ出口接合フランジ１４１と出口側接合フランジ１４３を挟持させる。各フランジ１４１，１４３，１４４，１４５にボルト１４６を貫通させる。ボルト１４６とナット１４７にて各フランジ１４１，１４３，１４４，１４５を着脱可能に締結する。

出口内側ケース１２２の内径よりもＤＯＣ内側ケース１２０の外径を小さく形成している。即ち、ＤＯＣケース１１３の排気ガス下流側が、出口ケース１１４の排気ガス上流側に着脱可能に連結される。ＤＯＣ内側ケース１２０の排気ガス下流側端部が、出口内側ケース１２２の排気ガス上流側端部に遊嵌状に内挿される。

図１７〜図２２に示す如く、排気ガス入口１５１が形成された入口外側ケース５の外側面に排気ガス入口管としてのＳＣＲ入口管３６が配置されている。排気ガス入口１５１のうち、入口内側ケース１１５の開口縁と入口外側ケース１１６の開口縁間の隙間に閉塞リング体１５２を設け、入口内側ケース１１５と入口外側ケース１１６の間に排気ガスが流入するのを閉塞リング体１５２にて防止している。即ち、排気ガス浄化ケースとしての第２ケース２９の排気ガス入口１５１外側にＳＣＲ入口管３６を配置し、ＳＣＲ触媒３２の排気ガス流入面と上流側内蓋体１２６との間に排気ガス流入空間１５３を形成する。触媒内側ケース４及び触媒外側ケース５には、排気ガス流入空間１５３に排気ガス入口１５１を臨ませている。

ＳＣＲ入口管３６の排気ガス入口側の開口端面の面積よりも、ＳＣＲ入口管３６の排気ガス出口側の開口端面の面積を大きく形成し、入口ケース１１１の排気ガス移動方向で、入口外側ケース１１６及び入口内側ケース１１５の排気ガス入口１５１の開口寸法よりも、ＳＣＲ入口管３６の排気ガス出口側の開口寸法を大きく形成している。ＳＣＲ入口管３６の排気ガス出口側のうち排気ガス移動下流側の端部よりも、ＳＣＲ触媒３２の排気ガス移動上流側の端面が、入口ケース１１１の排気ガス移動上流側に配置されるように構成している。

入口外側ケース１１６の排気ガス入口１５１の開口縁のうち、排気ガス移動上流側の排気ガス入口１５１の開口縁に、ＳＣＲ入口管３６の排気ガス出口側の端部を連結させるように構成している。入口外側ケース１１６及び入口内側ケース１１５の排気ガス入口１５１の開口形状が、排気ガス移動方向を短径Ｌ１とし、これと交差する方向を長径Ｌ２とする長円又は多角形状に形成している。ＳＣＲ入口管３６の円筒内径Ｌ３と、排気ガス入口１５１の短径Ｌ１を略等しい寸法に形成している。

次いで、図１７〜図２２に示す如く、入口内側ケース１１５の排気ガス入口１５１とＳＣＲ入口管３６の接続部に配置させる筒状の整流ガイド体１５４を備えている。ＳＣＲ入口管３６の円筒段部１５５に整流ガイド体１５４の排気ガス入口側の排気ガス通路端１５６を溶接固定する。入口内側ケース１１５の排気ガス入口１５１の開口縁に整流ガイド体１５４の排気ガス出口側の排気ガス通路端１５７を溶接固定する。

即ち、ＳＣＲ入口管３６の内部のうち、排気ガス出口側の内部に整流ガイド体１５４が内設される。したがって、入口外側ケース１１６の排気ガス入口１５１よりも、ＳＣＲ入口管３６の排気ガス出口側の開口寸法を大きく形成する構造であっても、ＳＣＲ入口管３６の排気ガス入口側から供給される排気ガスが、入口外側ケース１１６の外周面に接触することがない。その結果、入口外側ケース１１６の排気ガス入口１５１の開口縁などに尿素の結晶塊が形成されることがない。

また、整流ガイド体１５４の排気ガス入口側の排気ガス通路端１５６の開口面積よりも、整流ガイド体１５４の排気ガス出口側の排気ガス通路端１５７の開口面積を大きく形成している。整流ガイド体１５４の排気ガス出口側の排気ガス通路端１５７の開口形状を、排気ガス移動方向を短径Ｌ１とし、これと交差する方向を長径Ｌ２とする長円（または多角形状）に形成している。即ち、整流ガイド体１５４の排気ガス出口側の排気ガス通路端１５７の排気ガスが、排気ガス流入空間１５３内部に拡散しながら供給され、ＳＣＲ触媒３２の排気ガス移動上流側の端面に排気ガスが均等に供給されるように構成している。

図２３を参照して、第２実施形態を示す排気ガス浄化ケースの構造を説明する。図２３に示す如く、上流側外蓋体１２７に接近する方向に上流側内蓋体１２６の中央部を円球状に膨出させ、上流側内蓋体１２６の内面側に凹面部１６１を形成している。整流ガイド体１５４の排気ガス出口側（排気ガス通路端１５７）を、凹面部１６１の中央に向けて傾斜させて開口させている。

即ち、整流ガイド体１５４の排気ガス通路端１５７から凹面部１６１の中央に向けて排気ガスが供給され、凹面部１６１の排気ガス拡散作用にて、排気ガス流入空間１５３にて排気ガスが拡散しながら、ＳＣＲ触媒３２の排気ガス移動上流側の端面に排気ガスが均等に供給されるように構成している。

図１、図１７〜図２３に示す如く、ディーゼルエンジン１の排気ガス中の窒素酸化物質を低減する排気ガス浄化ケースとしての第２ケース２９を備え、尿素水が噴射されたディーゼルエンジン１の排気ガスを、第２ケース２９内部に排気ガス入口１５１から導入させるエンジン装置において、第２ケース２９の外周のうち排気ガス入口１５１の外側に排気ガス入口管としてのＳＣＲ入口管３６を配置する構造であって、排気ガス入口１５１とＳＣＲ入口管３６の接続部に配置させる整流ガイド体１５４を備え、ＳＣＲ入口管３６に前記整流ガイド体１５４を内設させている。したがって、排気ガス入口１５１とＳＣＲ入口管３６の接合部などにおいて、排気ガスに混合させた尿素水が結晶化して、尿素の結晶塊が形成されるのを容易に低減できる。即ち、第２ケース２９の排気ガス入口１５１側に尿素の結晶塊が堆積するのを防止でき、第２ケース２９の内部に排気ガスを適正に導入でき、排気ガス中の窒素酸化物質を、無害な窒素に変換する触媒反応効率を向上できる。

図１７〜図２３に示す如く、整流ガイド体１５４の排気ガス入口側の排気ガス通路端１５６の開口面積よりも、整流ガイド体１５４の排気ガス出口側の排気ガス通路端１５７の開口面積を大きく形成している。したがって、第２ケース２９へのＳＣＲ入口管３６の取付け剛性を維持しながら、第２ケース２９の排気ガス移動方向の寸法を短縮でき、低コストで、コンパクトに且つ軽量に構成できる。

図１７〜図２３に示す如く、整流ガイド体１５４の排気ガス出口側の開口形状を、排気ガス移動方向を短径Ｌ１とし、これと交差する方向を長径Ｌ２とする長円又は多角形状に形成している。したがって、整流ガイド体１５４の排気ガス出口側から、第２ケース２９内部の尿素選択触媒還元型のＳＣＲ触媒３２のうち排気ガス移動上流側の端面に対して排気ガスを均等に供給でき、ＳＣＲ触媒３２にて排気ガス中の窒素酸化物質を無害な窒素に変換するガス浄化機能が向上できる。

１ディーゼルエンジン
２９第２ケース（排気ガス浄化ケース）
３６ＳＣＲ入口管（排気ガス入口管）
１５１排気ガス入口
１５４整流ガイド体
１５６整流ガイド体の排気ガス入口側の排気ガス通路端
１５７整流ガイド体の排気ガス出口側の排気ガス通路端

Claims

エンジンの排気ガス中の窒素酸化物質を低減する排気ガス浄化ケースを備え、尿素水が噴射された前記エンジンの排気ガスを、前記排気ガス浄化ケース内部に排気ガス入口から導入させるエンジン装置において、
前記排気ガス浄化ケースの外周のうち前記排気ガス入口の外側に排気ガス入口管を連結する構造であって、前記排気ガス入口と排気ガス入口管の接続部に配置させる筒状の整流ガイド体を備え、前記排気ガス入口管の円筒段部に前記整流ガイド体の排気ガス入口側の排気ガス通路端を溶接固定するとともに、前記排気ガス入口の開口縁に前記整流ガイド体の排気ガス出口側の排気ガス通路端を溶接固定しており、
前記整流ガイド体の排気ガス入口側の排気ガス通路端の開口面積よりも、前記整流ガイド体の排気ガス出口側の排気ガス通路端の開口面積を大きく形成するとともに、前記整流ガイド体の排気ガス出口側の開口形状を、前記排気ガス浄化ケース内の排気ガス移動方向を短径とし、これと交差する方向を長径とする長円又は多角形状に形成したことを特徴とするエンジン装置。
前記排気ガス浄化ケースが、内側ケースと外側ケースの二重管構造であって、前記内側ケースの排気ガス入口の開口縁に前記整流ガイド体の排気ガス出口側の排気ガス通路端を溶接固定することを特徴とする請求項１に記載のエンジン装置。