JP6232321B2

JP6232321B2 - 作業機のエンジン装置

Info

Publication number: JP6232321B2
Application number: JP2014054689A
Authority: JP
Inventors: 匡孝光田
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2017-11-15
Anticipated expiration: 2034-03-18
Also published as: JP2015175352A; CN105980681B; CA2941364A1; EP3121403A1; EP3121403A4; EP3121403B1; KR102170625B1; US10473046B2; WO2015141472A1; KR20160132817A; CN105980681A; US20170009683A1

Description

本願発明は、例えばスキッドステアローダまたはバックホウまたはフォークリフトカーなどの作業車両、トラクタまたはコンバインなどの農業機械、定置型の発電機または冷凍機などの各種作業機に搭載するエンジン装置に係り、より詳しくは、ディーゼルエンジン等の排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置が搭載された作業機の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、排気ガス浄化装置（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（酸化触媒又はスートフィルタ等）を設け、ディーゼルエンジンから排出された排気ガスを浄化する技術が知られている（例えば特許文献１〜２参照）。

また、排気ガス浄化装置において、外側ケースの内部に内側ケースを二重構造に設け、酸化触媒又はスートフィルタ等を内側ケースに内設させる技術が知られている（例えば特許文献２参照）。

また、排気ガス浄化装置において、酸化触媒などを入れた排気ガス取入れ側ハウジングと、スートフィルタなどを入れた排気ガス排出側ハウジングとを、ボルトによって締結するフランジを介して分離可能に連結する技術も知られている（例えば特許文献２参照）。

特開２００１−７３７４８号公報特開２００９−２２８５１６号公報

特許文献１または特許文献２のように、エンジンに排気ガス浄化装置を組付けた作業機では、排気ガス浄化装置が不要な地域に作業機を中古機として販売する場合、前記エンジンに適応したサイレンサを特別に製造して、排気ガス浄化装置を取外して前記サイレンサと交換する必要がある等のコスト上の問題がある。

また、エンジンに排気ガス浄化装置を組付けた作業機では、排気ガス浄化装置が不要な地域に作業機を中古機として販売する場合、排気ガス浄化装置が設置されたエンジンを作動制御するエンジンコントローラに代えて、サイレンサが設置されたエンジンを作動制御するエンジンコントローラを搭載する必要がある等の機能上の問題がある。

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作業機のエンジン装置を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、エンジンの排気ガスを処理する排気ガス浄化装置を備え、前記エンジンが搭載された本機側に前記排気ガス浄化装置を配置すると共に、前記排気ガス浄化装置の排気ガスをテールパイプから機外に放出させる作業機のエンジン装置において、前記排気ガス浄化装置は、排気ガス取入れ側ハウジングと排気ガス排出側ハウジングを有し、前記エンジンの排気マニホールドに排気ガス取入れ側ハウジングの排気ガス入口を接続させると共に、前記テールパイプに排気ガス排出側ハウジングの出口を接続させる構造であって、前記エンジンの排気音を減衰させるサイレンサハウジングと、前記排気ガス排出側ハウジングの排気ガス出口側に着脱可能に固着する排気ガス出口蓋体を備え、前記排気ガス取入れ側ハウジングを取入れ内側ケース及び取入れ外側ケースにて二重管構造に形成すると共に、前記排気ガス排出側ハウジングを排出内側ケース及び排出外側ケースにて二重管構造に形成し、前記取入れ外側ケースと前記排出外側ケースを連結した状態で、前記排出内側ケースの一端側が前記取入れ内側ケースに内挿されて、前記取入れ外側ケース、前記取入れ内側ケース及び前記排出内側ケースの三重管構造が形成されると共に、前記三重管構造に重複して前記排出内側ケースに前記サイレンサハウジングを内挿し、前記サイレンサハウジングの排気ガス排出側端部にフランジを一体形成し、前記排気ガス排出側ハウジングと前記排気ガス出口蓋体の間に前記フランジを挟持固定するように構成したものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載した作業機のエンジン装置において、前記排気ガス取入れ側ハウジングに酸化触媒を内設させ、前記排気ガス排出側ハウジングにスートフィルタを内設させる構造であって、前記排気ガス取入れ側ハウジング内部から酸化触媒を取出し、前記排気ガス排出側ハウジング内部からスートフィルタを取出した状態で、前記排気ガス排出側ハウジングに排気ガス出口側から前記サイレンサハウジングを内挿させ、前記排気ガス排出側ハウジングと排気ガス出口蓋体の間に前記サイレンサハウジングの前記フランジを挟持固定するように構成したものである。

請求項３の発明は、請求項１に記載した作業機のエンジン装置において、前記エンジンを作動制御するエンジンコントローラを備える構造であって、中央管理コンピュータまたはメンテナンスコンピュータに相互に通信可能な通信線にて前記エンジンコントローラを接続させ、前記中央管理コンピュータまたはメンテナンスコンピュータの指示に基づき、前記サイレンサハウジングが装着されたエンジン制御内容に、前記エンジンコントローラの制御プログラムを書換え可能に構成したものである。

請求項１の発明によると、エンジンの排気ガスを処理する排気ガス浄化装置を備え、前記エンジンが搭載された本機側に前記排気ガス浄化装置を配置すると共に、前記排気ガス浄化装置の排気ガスをテールパイプから機外に放出させる作業機のエンジン装置において、前記排気ガス浄化装置は、排気ガス取入れ側ハウジングと排気ガス排出側ハウジングを有し、前記エンジンの排気マニホールドに排気ガス取入れ側ハウジングの排気ガス入口を接続させると共に、前記テールパイプに排気ガス排出側ハウジングの出口を接続させる構造であって、前記エンジンの排気音を減衰させるサイレンサハウジングを備え、排気ガス取入れ側ハウジングまたは排気ガス排出側ハウジングのいずれか一方または両方に、前記サイレンサハウジングを内挿可能に構成したものであるから、前記エンジンに適応したサイレンサを特別に製造する必要がなく、排気ガス浄化仕様の作業機（エンジン）からサイレンサ仕様の作業機（エンジン）に、前記エンジンの排気ガス排出構造を容易に変更できる。排気ガス浄化装置が不要な作業または地域に作業機を中古機として容易に販売できると共に、中古機としての作業機の販売コストを簡単に低減できる。

請求項２の発明によると、前記排気ガス取入れ側ハウジングに酸化触媒を内設させ、前記排気ガス排出側ハウジングにスートフィルタを内設させると共に、前記排気ガス排出側ハウジングの排気ガス出口側に着脱可能に固着する排気ガス出口蓋体を備える構造であって、前記排気ガス取入れ側ハウジング内部から酸化触媒を取出し、前記排気ガス排出側ハウジング内部からスートフィルタを取出した状態で、前記排気ガス排出側ハウジングに排気ガス出口側から前記サイレンサハウジングを内挿させ、前記排気ガス排出側ハウジングと排気ガス出口蓋体の間に前記サイレンサハウジングを挟持固定するように構成したものであるから、前記排気ガス出口蓋体を着脱操作して、前記排気ガス浄化装置の分解（前記酸化触媒またはスートフィルタの取出し）作業と、前記サイレンサハウジングの組付け作業を容易に実行できるものでありながら、排気ガス浄化仕様の外観形状を殆ど変化させることなく、排気ガス浄化仕様からサイレンサ仕様に、前記エンジンの排気ガス排出構造を簡単に変更できる。

請求項３の発明によると、前記エンジンを作動制御するエンジンコントローラを備える構造であって、中央管理コンピュータまたはメンテナンスコンピュータに相互に通信可能な通信線にて前記エンジンコントローラを接続させ、前記中央管理コンピュータまたはメンテナンスコンピュータの指示に基づき、前記サイレンサハウジングが装着されたエンジン制御内容に、前記エンジンコントローラの制御プログラムを書換え可能に構成したものであるから、前記排気ガス浄化装置が搭載されたエンジンのエンジンコントローラを活用して、前記サイレンサハウジングが搭載されたエンジンを作動制御できる。前記サイレンサハウジングが搭載されたエンジンのためのエンジンコントローラを特別に設ける必要がない。例えば、排気ガス浄化装置を必要としない作業内容または作業場所で使用するための作業機に容易に改造でき、前記サイレンサハウジングを設けた改造作業機を中古機として販売できると共に、前記サイレンサハウジングを設けた前記改造作業機の販売コストを簡単に低減できる。

第１実施形態を示すスキッドステアローダの側面図である。同スキッドステアローダの平面図である。排気ガス浄化装置を設けた排気ガス浄化仕様のディーゼルエンジンの右側面図である。同左側図である。同平面図である。スキッドステアローダの平面説明図である。同背面説明図である。排気ガス浄化仕様の排気ガス浄化ハウジングの断面説明図である。ディーゼルエンジンの制御回路図である。サイレンサ仕様に改良したディーゼルエンジンの平面図である。図９に示す改良ディーゼルエンジンを搭載したスキッドステアローダの背面説明図である。サイレンサ仕様に改良した排気ガス浄化ハウジングの断面説明図である。

以下、図１〜図８を参照して、本願発明のエンジン装置の第１実施形態を図面に基づいて説明する。建設機械または土木機械または農業機械または荷役機械などに原動機として搭載するディーゼルエンジン１に、連続再生式の排気ガス浄化装置２（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を備える。排気ガス浄化装置２によって、ディーゼルエンジン１の排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）の除去に加え、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）を低減するように構成している。

図１、図２を参照して、作業機としてのスキッドステアローダ２１１に前記ディーゼルエンジン１を搭載した構造を説明する。図１、図２に示すスキッドステアローダ２１１は、左右一対の前輪２１３及び後輪２１４を有する走行機体２１６を備えている。走行機体２１６には、操縦部２１７とディーゼルエンジン１とが搭載されている。走行機体２１６の前側部には、作業部であるローダ装置２１２を装着し、ローダ作業を行うことが可能に構成されている。操縦部１２５には、オペレータが着座する操縦座席２１９と、操縦ハンドル２１８と、ディーゼルエンジン１等を出力操作する操作手段や、ローダ装置２１２用の操作手段としてのレバー又はスイッチ等が配置されている。

スキッドステアローダ２１１の前部であって前車輪２１３の上方には、前述したように、作業部であるローダ装置２１２を備えている。ローダ装置２１２は、走行機体２１６の左右両側に配置されたローダポスト２２２と、各ローダポスト２２２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２２３と、左右リフトアーム２２３の先端部に上下揺動可能に連結されたバケット２２４とを有している。

各ローダポスト２２２とこれに対応したリフトアーム２２３との間には、リフトアーム２２３を上下揺動させるためのリフトシリンダ２２６がそれぞれ設けられている。左右リフトアーム２２３とバケット２２４との間には、バケット２２４を上下揺動させるためのバケットシリンダ２２８が設けられている。この場合、操縦座席２１９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、リフトシリンダ２２６やバケットシリンダ２２８が伸縮作動し、リフトアーム２２３やバケット２２４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７に示す如く、このスキッドステアローダ２１１において、ディーゼルエンジン１は、操縦座席２１９の下側に配置されると共に、排気ガス浄化装置（排気ガス浄化ハウジング３８）２が、ディーゼルエンジン１（ラジエータ１２１）の後側に配置される。したがって、ディーゼルエンジン１と排気ガス浄化装置２とを接続する排気管７２が、ディーゼルエンジン１（ラジエータ１２１）の右側から後ろに向かって延びる構成となり、排気ガス浄化装置２がディーゼルエンジン１に対して遠隔配置されている。また、排気ガス浄化装置２と接続するテールパイプ１３５は、操縦座席２１９の左側後方において、排気ガス浄化装置２から上側に延びる構成とされる。これにより、排気ガス浄化装置２から排出される排気ガスは、テールパイプ１３５を通過して、操縦座席２１９の後方上側に排出されるように構成している。

次に、図３〜図８を参照して、ディーゼルエンジン１と排気ガス浄化装置２の構造を説明する。図３〜図５に示す如く、ディーゼルエンジン１は、エンジン出力用クランク軸３とピストン（図示省略）を内蔵するシリンダブロック４を備える。シリンダブロック４にシリンダヘッド５を上載している。シリンダヘッド５の右側面に吸気マニホールド６を配置する。シリンダヘッド５の左側面に排気マニホールド７を配置する。シリンダヘッド５の上側面にヘッドカバー８を配置する。シリンダブロック４の前側面（ディーゼルエンジン１の正面側）に冷却ファン９を設ける。シリンダブロック４の後側面（ディーゼルエンジン１の背面側）にフライホイールハウジング１０を設ける。フライホイールハウジング１０内にフライホイール１１を配置する。

クランク軸３（エンジン出力軸）の後端側にフライホイール１１を軸支する。作業機としてのスキッドステアローダ２１１の作動部に、クランク軸３を介してディーゼルエンジン１の動力を取出すように構成している。また、シリンダブロック４の下面にはオイルパン１２を配置する。オイルパン１２内の潤滑油は、シリンダブロック４の側面に配置されたオイルフィルタ１３を介して、ディーゼルエンジン１の各潤滑部に供給される。

シリンダブロック４の側面のうちオイルフィルタ１３の上方（吸気マニホールド６の下方）には、燃料を供給するための燃料供給ポンプ１４を取付ける。電磁開閉制御型の燃料噴射バルブ（図示省略）を有する４気筒分の各インジェクタ１５をディーゼルエンジン１に設ける。各インジェクタ１５に、燃料供給ポンプ１４及び円筒状のコモンレール１６及び燃料フィルタ１７を介して、スキッドステアローダ２１１に搭載される燃料タンク（図示省略）を接続する。

前記燃料タンクの燃料が燃料フィルタ１７を介して燃料供給ポンプ１４からコモンレール１６に圧送され、高圧の燃料がコモンレール１６に蓄えられる。各インジェクタ１５の燃料噴射バルブをそれぞれ開閉制御することによって、コモンレール１６内の高圧の燃料が各インジェクタ１５からディーゼルエンジン１の各気筒に噴射される。前記各インジェクタ１５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、ディーゼルエンジン１から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減できるように構成している。

シリンダブロック４の前面上部には、冷却水循環用の冷却水ポンプ２１が冷却ファン９のファン軸と同軸状に配置されている。クランク軸３の回転にて、冷却ファン駆動用Ｖベルト２２を介して、冷却ファン９と共に冷却水ポンプ２１が駆動される。スキッドステアローダ２１１に搭載されるラジエータ１２１内の冷却水が、冷却水ポンプ２１の駆動にて、冷却水ポンプ２１に供給される。そして、シリンダブロック４及びシリンダヘッド５に冷却水が供給され、ディーゼルエンジン１を冷却する。なお、冷却水ポンプ２１の左側方にはオルタネータ２３が設けられている。

シリンダブロック４の左右側面に機関脚取付け部２４がそれぞれ設けられている。各機関脚取付け部２４には、防振ゴム１３６を有する機関脚体１３７（図７参照）がそれぞれボルト締結される。ディーゼルエンジン１は、前記各機関脚体１３７を介して、スキッドステアローダ２１１のエンジン取付けシャーシ１３８に防振支持される。

さらに、ＥＧＲ装置２６（排気ガス再循環装置）を説明する。上向きに突出する吸気マニホールド６の入口部に、ＥＧＲ装置２６（排気ガス再循環装置）を介してエアクリーナ３２の新気導入管３３を連結する。新気（外部空気）が、前記エアクリーナ３２から、ＥＧＲ装置２６を介して吸気マニホールド６に送られる。

ＥＧＲ装置２６は、ディーゼルエンジン１の排気ガスの一部（排気マニホールド７からのＥＧＲガス）と新気（エアクリーナ３２からの外部空気）とを混合させて吸気マニホールド６に供給するＥＧＲ本体ケース２７（コレクタ）と、前記エアクリーナ３２にＥＧＲ本体ケース２７を連通させる吸気スロットル部材２８と、排気マニホールド７にＥＧＲクーラ２９を介して接続される還流管路としての再循環排気ガス管３０と、再循環排気ガス管３０にＥＧＲ本体ケース２７を連通させるＥＧＲバルブ部材３１とを備えている。

すなわち、吸気マニホールド６と新気導入用の吸気スロットル部材２８とがＥＧＲ本体ケース２７を介して接続されている。そして、ＥＧＲ本体ケース２７には、排気マニホールド７から延びる再循環排気ガス管３０の出口側が連通している。ＥＧＲ本体ケース２７は長筒状に形成されている。吸気スロットル部材２８は、ＥＧＲ本体ケース２７の長手方向の一端部にボルト締結されている。ＥＧＲ本体ケース２７の下向きの開口端部が、吸気マニホールド６の入口部に着脱可能にボルト締結されている。

また、再循環排気ガス管３０の出口側が、ＥＧＲバルブ部材３１を介してＥＧＲ本体ケース２７に連結されている。再循環排気ガス管３０の入口側は、ＥＧＲクーラ２９を介して排気マニホールド７の下面側に連結されている。ＥＧＲバルブ部材３１内のＥＧＲバルブ（図示省略）の開度を調節することにより、ＥＧＲ本体ケース２７へのＥＧＲガスの供給量を調節する。

上記の構成により、前記エアクリーナ３２から吸気スロットル部材２８を介してＥＧＲ本体ケース２７内に新気（外部空気）を供給する一方、排気マニホールド７からＥＧＲバルブ部材３１を介してＥＧＲ本体ケース２７内にＥＧＲガス（排気マニホールド７から排出される排気ガスの一部）を供給する。前記エアクリーナ３２からの新気と、排気マニホールド７からのＥＧＲガスとが、ＥＧＲ本体ケース２７内で混合されると共に、ＥＧＲ本体ケース２７内の混合ガスが吸気マニホールド６に供給される。すなわち、ディーゼルエンジン１から排気マニホールド７に排出された排気ガスの一部が、吸気マニホールド６からディーゼルエンジン１に還流されることによって、高負荷運転時の最高燃焼温度が低下し、ディーゼルエンジン１からのＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量が低減されるように構成している。

次いで、図３〜図８を参照して、排気ガス浄化装置２とその取付け構造について説明する。排気ガス浄化装置２は、浄化入口管３６及び浄化出口管３７を有する排気ガス浄化ハウジング３８を備える。排気ガス浄化ハウジング３８の内部に、二酸化窒素（ＮＯ２）を生成する白金等のディーゼル酸化触媒３９（ガス浄化体）と、捕集した粒子状物質（ＰＭ）を比較的低温で連続的に酸化除去するハニカム構造のスートフィルタ４０（ガス浄化体）とを、排気ガスの移動方向に直列に並べている。なお、浄化出口管３７には、テールパイプ１３５が連結される。

上記の構成により、ディーゼル酸化触媒３９の酸化作用によって生成された二酸化窒素（ＮＯ２）が、スートフィルタ４０内に供給される。ディーゼルエンジン１の排気ガス中に含まれた粒子状物質（ＰＭ）は、スートフィルタ４０に捕集されて、二酸化窒素（ＮＯ２）によって連続的に酸化除去される。ディーゼルエンジン１の排気ガス中の粒状物質（ＰＭ）の除去に加え、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）の含有量が低減される。

なお、ディーゼル酸化触媒３９のガス流入側端面またはガス流出側端面の排気ガス温度を検出するサーミスタ形の排気温センサ（図示省略）、またはスートフィルタ４０の上流側と下流側間の排気ガスの圧力差を検出する排気ガス圧力センサとしての差圧センサ（図示省略）などが、排気ガス浄化ハウジング３８に付設され、前記差圧センサ値などに基づき、スートフィルタ４０における粒子状物質の堆積量が演算され、スートフィルタ４０内の詰り状態を把握できるように構成している。

一方、図４、図５に示す如く、ディーゼルエンジン１の排気圧を高める排気絞り装置６５を備える。排気マニホールド７の排気出口体７ａを上向きに開口させている。排気マニホールド７の排気出口体７ａに、ディーゼルエンジン１の排気圧を調節するための排気絞り装置６５を介して、エルボ状の中継管６６を着脱可能に連結している。排気絞り装置６５は、排気絞り弁（図示省略）を内蔵する絞り弁ケース６８と、前記排気絞り弁を開動制御する電動モータ（図示省略）などを内蔵する水冷ケース７０を有する。

即ち、上記した排気ガス浄化ハウジング３８（排気ガス浄化装置２）に、中継管６６及び排気絞り装置６５を介して排気マニホールド７が接続されるものであり、排気マニホールド７の出口部から、浄化入口管３６を介して排気ガス浄化ハウジング３８内に排気ガスが移動し、排気ガス浄化ハウジング３８内にて排気ガスが浄化されると共に、浄化出口管３７からテールパイプ１３５に排気ガスが移動して、機外に排出されることになる。

さらに、図１、図２、図６、図７に示す如く、車体カバー１３９などにて形成するエンジンルーム１４７内部に、ディーゼルエンジン１と、ラジエータ１２１と、排気ガス浄化ハウジング３８が、前後一列状に配置される。ディーゼルエンジン１後部の冷却ファン９からラジエータ１２１を介して機体後方に冷却風を排出させ、ディーゼルエンジン1を冷却するように構成している。

ディーゼルエンジン１は、フライホイールハウジング１０が走行機体１２４の前部側に位置するように配置されている。即ち、エンジン出力軸３の向きが走行機体１２４の前後方向に向くように、ディーゼルエンジン１が配置されている。フライホイールハウジング１０の前面側にはミッションケース１３２が連結されている。ディーゼルエンジン１からフライホイール１０を経由した動力は、ミッションケース１３２にて適宜変速され、前輪１２２または各シリンダ２２６，２２８の油圧駆動源１３３に伝達される。

図７に示す如く、走行機体１２４の一部を構成するエンジン取付けシャーシ１３８に、背面視Ｕ字状の機体後部シャーシ１４０を一体的に形成する。機体後部シャーシ１４０は、水平な底板部１４０ａと、垂直な左右側板部１４０ｂを有する。前記排気ガス浄化ハウジング３８の中央フランジ体３８ａに中央支脚体１４１の上端側をボルト締結すると共に、中央支脚体１４１の下端側にゴムクッション体１４２を被嵌させ、底板部１４０ａの上面にゴムクッション体１４２を介して中央支脚体１４１の下端側を当接させる。

排気ガス浄化ハウジング３８の円筒状外周面に入口管３６と出口管３７が配置され、左右に長い円筒状の排気ガス浄化ハウジング３８の左右端面に左右のケース側面支持体１４３をボルト締結すると共に、左右の側板部１４０ｂの内面側に左右のケース受ブラケット体１４４をボルト締結し、左右のケース受ブラケット体１４４に左右のケース側面支持体１４３を取付け位置調節可能にボルト締結する。即ち、底板部１４０ａの上面に中央支脚体１４１を介して円筒状の排気ガス浄化ハウジング３８の左右幅中央部を支持する一方、ケース側面支持体１４３とケース受ブラケット体１４４を介して、左右の側板部１４０ｂに円筒状の排気ガス浄化ハウジング３８の左右両端部を連結させ、機体後部シャーシ１４０に排気ガス浄化ハウジング３８を着脱可能に支持する。

底板部１４０ａに中央支脚体１４１を介して排気ガス浄化ハウジング３８を支持した状態で、ケース側面支持体１４３とケース受ブラケット体１４４をボルト締結でき、機体後部シャーシ１４０に排気ガス浄化ハウジング３８を簡単に組付けることができる。

なお、実施形態では、排気ガス浄化ハウジング３８の長手方向他端側が消音器４５に構成されており、当該消音器４５に浄化出口管４２が設けられている。ディーゼル酸化触媒３９及びスートフィルタ４０とは、排気ガス浄化用のフィルタ体に相当する。

排気ガス浄化ハウジング３８は、中央フランジ体３８ａにて連結する触媒ケース４４とフィルタケース４５を有する。触媒内側ケース４６及び触媒外側ケース４７にて二重管構造に触媒ケース４４を形成する。フィルタ内側ケース４８及びフィルタ外側ケース４９にて二重管構造にフィルタケース４５を形成する。触媒内側ケース４６内にディーゼル酸化触媒３９が収容される。フィルタ内側ケース４８内にスートフィルタ４０が収容される。触媒内側ケース４６の外周側と触媒外側ケース４７の内周側とは、薄板製支持体などを介して連結されている。

触媒内側ケース４６及び触媒外側ケース４７の一端側（排気上流側の端部）に触媒側蓋体５３が溶接固定されている。触媒内側ケース４６及び触媒外側ケース４７の一端側を触媒側蓋体５３によって塞いでいる。触媒外側ケース４７の外周側に浄化入口管３６が溶接固定されている。浄化入口管３６は、触媒内側ケース４６及び触媒外側ケース４７に形成された排気ガス入口５５を介して触媒内側ケース４６内に連通している。

触媒内側ケース４６の他端側（排気下流側の端部）に、触媒外側ケース４７の外周側（半径外側）にはみ出る薄板状の触媒フランジ５６が溶接固定されている。触媒フランジ５６の外周側に、触媒外側ケース４７の他端側が溶接固定されている。一方、フィルタ内側ケース４８の外周側の長手中途部に、フィルタ外側ケース４９の外周側にはみ出る薄板状のフィルタ入口フランジ５７が溶接固定されている。フィルタ入口フランジ５７の外周側に、フィルタ外側ケース４９の一端側（排気上流側の端部）が溶接固定されている。

図８に示すように、触媒フランジ５６とフィルタ入口フランジ５７とを突き合わせ、各外側ケース４７，４９の外周側を囲う厚板状の中央挟持フランジ５９，６０で両フランジ５６，５７を排気ガス移動方向の両側から挟持している。中央フランジ体３８ａとしての中央挟持フランジ５９，６０及びフランジ５６，５７をボルト６１及びナット６２にて締結することによって、触媒外側ケース４７とフィルタ外側ケース４９とが連結される。触媒外側ケース４７とフィルタ外側ケース４９とを連結した状態では、フィルタ内側ケース４６の一端側が、触媒内側ケース４６及び触媒外側ケース４７の他端側から内部に挿入されている。触媒内側ケース４６及び触媒外側ケース４７の他端側と、フィルタ内側ケース４６の一端側の連結部が、三重管構造に構成される。

また、排気ガス浄化ハウジング３８の長手方向他端側に位置するフィルタ内側ケース４６とフィルタ外側ケース４９の他端側をフィルタ側蓋体５４によって塞いでいる。フィルタ側蓋体５４の外側に浄化出口管３７を締結固定している。加えて、フィルタ内側ケース４８の他端側に、フィルタ外側ケース４９の外周側にはみ出る薄板状のフィルタ出口フランジ５８が溶接固定されている。フィルタ出口フランジ５８の外周側に、フィルタ外側ケース４９の他端側が溶接固定されている。

図８に示すように、一方、フィルタ側蓋体５４に蓋止めフランジ５４ａを一体形成する。フィルタ出口フランジ５８と蓋止めフランジ５４ａとを突き合わせ、厚板状の出口挟持フランジ５１，５２で両フランジ５８，５４ａを排気ガス移動方向の両側から挟持し、ボルト６３及びナット６４で両出口挟持フランジ５１，５２を両フランジ５８，５４ａと共に締結することによって、フィルタ内側ケース４８及びフィルタ外側ケース４９にフィルタ側蓋体５４が連結される。

次いで、図９を参照して、ディーゼルエンジン１の作動制御と、排気ガス浄化装置２（スートフィルタ４０）の再生制御について説明する。図９に示す如く、操縦座席１２８を設けた車体内部にエンジンコントローラ１５１を配置すると共に、操縦ハンドル１２９を設けたハンドルコラム内部にメータコントローラ１５２を配置する。エンジンコントローラ１５１と、メータコントローラ１５２を、相互通信可能なランケーブルにて通信接続している。

ディーゼルエンジン１の回転数を検出する回転センサ１５３と、ディーゼルエンジン１の冷却水温度を検出する冷却水温センサ１５４と、ディーゼルエンジン１の排気ガス温度（スートフィルタ４０の排気ガス入口側と出口側の温度）を検出する排気温センサ１５８と、スートフィルタ４０の排気ガス入口側と出口側の排気ガス圧力差を検出する差圧センサ１５９を、コモンレール１６制御機能を有するエンジンコントローラ１５１に入力接続する。コモンレール１６の燃料噴射弁１５５と、吸気スロットル部材２８の吸気バルブ１５６と、絞り弁ケース６８の排気バルブ１５７に、エンジンコントローラ１５１を出力接続する。

スキッドステアローダ２１１の走行速度を検出する車速センサ１６１と、ディーゼルエンジン１に供給する残燃料を検出する燃料センサ１６２と、駐車ブレーキ入りまたは走行クラッチ切りなどを検出するインターロック用の再生開始スイッチ１６３と、スートフィルタ４０の再生制御を禁止する手動用の再生禁止スイッチ１６４と、スートフィルタ４０の再生制御を許可する手動用の再生承認スイッチ１６５を、スートフィルタ４０の再生制御機能を有するメータコントローラ１５２に入力接続する。メータコントローラ１５２に、液晶表示用のディスプレイ１６６と、ブザ―１６７を出力接続する。ディスプレイ１６６は、フォークリフトカー１２０の走行速度を表示する車速メータ１７１と、ディーゼルエンジン１に供給する残燃料を表示する燃料メータ１７２と、再生禁止スイッチ１６４のオン操作を表示する再生禁止ランプ１７３と、再生承認スイッチ１６５のオン操作を表示する再生承認ランプ１７４と、ディーゼルエンジン１の排気ガス状況（排気温度または排気圧の異常）を表示する排気異常ランプ１７５を有する。

上記の構成により、スートフィルタ４０にスートが堆積したとき、またはディーゼルエンジン１の通算運転時間が経過したとき、排気異常ランプ１７５が点灯して、オペレータに異常を報知すると共に、コモンレール１６の燃料噴射弁１５５制御にて、ディーゼルエンジン１の回転数を自動的に低下させ、オペレータに異常を報知する。オペレータが再生承認スイッチ１６５をオン操作したとき、ディーゼルエンジン１が低回転数にて運転され、かつオペレータの作業中止操作にて再生開始スイッチ１６３がオン操作され、かつ再生禁止スイッチ１６４がオフに維持された状態で、スートフィルタ４０の再生制御が開始される。堆積したスートを除去するスートフィルタ４０の再生制御は、燃料噴射弁１５５の自動制御と、吸気バルブ１５６の自動制御と、排気バルブ１５７の自動制御にて実行される。

次いで、図１０〜図１２を参照して、サイレンサ仕様の排気ガス浄化装置２を搭載した構造を説明する。図１０〜図１２に示す如く、フィルタ側蓋体５４を着脱操作して、触媒内側ケース４６内のディーゼル酸化触媒３９と、フィルタ内側ケース４８内のスートフィルタ４０を取出した状態で、排気ガス浄化ハウジング３８の排気ガス排出側にサイレンサ４１を内設させる。サイレンサ４１は、フィルタ内側ケース４８に内挿させる消音ケース４２を有する。消音ケース４２の内部に仕切壁体４２ａが溶接固定されている。消音ケース４２一端側の内壁部４２ｂと仕切壁体４２ａに、多数の連通穴を有する複数の連通管４３を配置する。仕切壁体４２ａにて仕切られた消音ケース４２の内部は、複数の連通管６６にて連通する共鳴室に構成されている。

フィルタ側蓋体５４にて閉塞される消音ケース４２の他端側（排気ガス排出側端部）に消音フランジ４２ｃを一体形成し、フィルタ出口フランジ５８と蓋止めフランジ５４ａの間に消音フランジ４２ｃを挟持させ、ボルト６３及びナット６４で両出口挟持フランジ５１，５２を、両フランジ５８，５４ａ及び消音フランジ４２ｃと共に、締結することによって、フィルタ内側ケース４８及びフィルタ外側ケース４９にフィルタ側蓋体５４が連結される。即ち、連通管６６を介して消音ケース４２の内部に侵入した排気ガスは、連通管６６の連通穴と消音ケース４２内の共鳴室を介して、排気音が減衰されながら、浄化出口管３６からテールパイプ１３５に向けて排出されるように構成している。

上記したように、前記排気ガス浄化装置２は、触媒ケース４４（排気ガス取入れ側ハウジング）と、フィルタケース４５（排気ガス排出側ハウジング）を有している。ディーゼルエンジン１の排気マニホールド７に触媒ケース４４の排気ガス入口を接続させると共に、前記テールパイプ１３５にフィルタケース４５の出口を接続させる。一方、ディーゼルエンジン１の排気音を減衰させる消音ケース４２（サイレンサハウジング）を備え、触媒ケース４４またはフィルタケース４５のいずれか一方または両方に、消音ケース４２を内挿可能に構成している。

また、フィルタケース４５の排気ガス出口側の排気ガス出口蓋体５４を着脱させ、触媒ケース４４内部から酸化触媒３９を取出し、フィルタケース４５内部からスートフィルタ４０を取出した状態で、フィルタケース４５に排気ガス出口側から消音ケース４２を内挿させ、フィルタケース４５と排気ガス出口蓋体５４の間に消音ケース４２を挟持固定し、排気ガス浄化仕様の作業機２１１（ディーゼルエンジン１）からサイレンサ仕様の作業機２１１（ディーゼルエンジン１）に、ディーゼルエンジン１の排気ガス排出構造を変更する。

図９に示す如く、ディーゼルエンジン１が製造された場所に設置されている中央管理コンピュータ１７８と、サイレンサ仕様の作業機２１１にディーゼルエンジン１の排気ガス排出構造を変更する場所に設置されているメンテナンスコンピュータ１７９に、相互に通信可能な通信線にてエンジンコントローラ１５１を接続させる。サイレンサ仕様の作業機２１１にディーゼルエンジン１の排気ガス排出構造を変更する場所で、メンテナンスコンピュータ１７９を操作して、中央管理コンピュータ１７８の指示に基づき、消音ケース４２が装着されたエンジン１制御内容に、エンジンコントローラ１５１の制御プログラムを書換えるように構成している。

図１、図８、図１１に示す如く、ディーゼルエンジン１の排気ガスを処理する排気ガス浄化装置２を備え、ディーゼルエンジン１が搭載された本機側に排気ガス浄化装置２を配置すると共に、排気ガス浄化装置２の排気ガスをテールパイプ１３５から機外に放出させる作業機のエンジン装置において、排気ガス浄化装置２は、排気ガス取入れ側ハウジングとしての触媒ケース４４と排気ガス排出側ハウジングとしてのフィルタケース４５を有し、ディーゼルエンジン１の排気マニホールド７に触媒ケース４４の排気ガス入口を接続させると共に、テールパイプ１３５にフィルタケース４５の出口を接続させる構造であって、ディーゼルエンジン１の排気音を減衰させるサイレンサハウジングとしての消音ケース４２を備え、触媒ケース４４またはフィルタケース４５のいずれか一方または両方に、消音ケース４２を内挿可能に構成している。したがって、ディーゼルエンジン１に適応したサイレンサを特別に製造する必要がなく、排気ガス浄化仕様の作業機（エンジン）からサイレンサ仕様の作業機としての２１１（ディーゼルエンジン１）に、ディーゼルエンジン１の排気ガス排出構造を容易に変更できる。排気ガス浄化装置２が不要な作業または地域にスキッドステアローダ２１１（作業機）を中古機として容易に販売できると共に、中古機としてのスキッドステアローダ２１１の販売コストを簡単に低減できる。

図８、図１１に示す如く、触媒ケース４４に酸化触媒３９を内設させ、フィルタケース４５にスートフィルタ４０を内設させると共に、フィルタケース４５の排気ガス出口側に着脱可能に固着する排気ガス出口蓋体としてのフィルタ側蓋体５４を備える構造であって、触媒ケース４４内部から酸化触媒３９を取出し、フィルタケース４５内部からスートフィルタ４０を取出した状態で、フィルタケース４５に排気ガス出口側から消音ケース４２を内挿させ、フィルタケース４５とフィルタ側蓋体５４の間に消音ケース４２を挟持固定するように構成している。したがって、フィルタ側蓋体５４を着脱操作して、排気ガス浄化装置２の分解（酸化触媒３９またはスートフィルタ４０の取出し）作業と、消音ケース４２の組付け作業を容易に実行できるものでありながら、排気ガス浄化仕様の外観形状を殆ど変化させることなく、排気ガス浄化仕様からサイレンサ仕様に、ディーゼルエンジン１の排気ガス排出構造を簡単に変更できる。

図９、図１１に示す如く、ディーゼルエンジン１を作動制御するエンジンコントローラ１５１を備える構造であって、中央管理コンピュータまたはメンテナンスコンピュータに相互に通信可能な通信線にて前記エンジンコントローラ１５１を接続させ、中央管理コンピュータまたはメンテナンスコンピュータの指示に基づき、消音ケース４２が装着されたディーゼルエンジン１制御内容に、エンジンコントローラ１５１の制御プログラムを書換え可能に構成している。したがって、排気ガス浄化装置２が搭載されたディーゼルエンジン１のエンジンコントローラ１５１を活用して、消音ケース４２が搭載されたディーゼルエンジン１を作動制御できる。消音ケース４２が搭載されたディーゼルエンジン１のためのエンジンコントローラ１５１を特別に設ける必要がない。例えば、排気ガス浄化装置２を必要としない作業内容または作業場所で使用するためのスキッドステアローダ２１１（作業機）に容易に改造でき、消音ケース４２を設けた改造作業機（スキッドステアローダ２１１）を中古機として販売できると共に、消音ケース４２を設けた前記改造作業機の販売コストを簡単に低減できる。

１ディーゼルエンジン
２排気ガス浄化装置
７排気マニホールド
３９ディーゼル酸化触媒（ガス浄化体）
４０スートフィルタ（ガス浄化体）
４２消音ケース（サイレンサハウジング）
４４触媒ケース（排気ガス取入れ側ハウジング）
４５フィルタケース（排気ガス排出側ハウジング）
５４フィルタ側蓋体（排気ガス出口蓋体）
１３５テールパイプ
１５１エンジンコントローラ

Claims

エンジンの排気ガスを処理する排気ガス浄化装置を備え、前記エンジンが搭載された本機側に前記排気ガス浄化装置を配置すると共に、前記排気ガス浄化装置の排気ガスをテールパイプから機外に放出させる作業機のエンジン装置において、
前記排気ガス浄化装置は、排気ガス取入れ側ハウジングと排気ガス排出側ハウジングを有し、前記エンジンの排気マニホールドに排気ガス取入れ側ハウジングの排気ガス入口を接続させると共に、前記テールパイプに排気ガス排出側ハウジングの出口を接続させる構造であって、
前記エンジンの排気音を減衰させるサイレンサハウジングと、前記排気ガス排出側ハウジングの排気ガス出口側に着脱可能に固着する排気ガス出口蓋体を備え、
前記排気ガス取入れ側ハウジングを取入れ内側ケース及び取入れ外側ケースにて二重管構造に形成すると共に、前記排気ガス排出側ハウジングを排出内側ケース及び排出外側ケースにて二重管構造に形成し、
前記取入れ外側ケースと前記排出外側ケースを連結した状態で、前記排出内側ケースの一端側が前記取入れ内側ケースに内挿されて、前記取入れ外側ケース、前記取入れ内側ケース及び前記排出内側ケースの三重管構造が形成されると共に、前記三重管構造に重複して前記排出内側ケースに前記サイレンサハウジングを内挿し、
前記サイレンサハウジングの排気ガス排出側端部にフランジを一体形成し、前記排気ガス排出側ハウジングと前記排気ガス出口蓋体の間に前記フランジを挟持固定するように構成したことを特徴とする作業機のエンジン装置。
前記排気ガス取入れ側ハウジングに酸化触媒を内設させ、前記排気ガス排出側ハウジングにスートフィルタを内設させる構造であって、
前記排気ガス取入れ側ハウジング内部から酸化触媒を取出し、前記排気ガス排出側ハウジング内部からスートフィルタを取出した状態で、前記排気ガス排出側ハウジングに排気ガス出口側から前記サイレンサハウジングを内挿させ、前記排気ガス排出側ハウジングと排気ガス出口蓋体の間に前記サイレンサハウジングの前記フランジを挟持固定するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の作業機のエンジン装置。
前記エンジンを作動制御するエンジンコントローラを備える構造であって、中央管理コンピュータまたはメンテナンスコンピュータに相互に通信可能な通信線にて前記エンジンコントローラを接続させ、前記中央管理コンピュータまたはメンテナンスコンピュータの指示に基づき、前記サイレンサハウジングが装着されたエンジン制御内容に、前記エンジンコントローラの制御プログラムを書換え可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の作業機のエンジン装置。