KR102071101B1 - 엔진 장치 - Google Patents

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KR102071101B1
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exhaust
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마사타카 미츠다
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얀마 가부시키가이샤
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Abstract

배기 가스 정화 장치(2)를 구비하는 것으로서, 엔진 탑재 스페이스 내에 효율 좋게 배치 가능하게 하는 엔진 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 하고 있다. 엔진(1)은 조종 좌석(219)의 하측이며, 플라이휠 하우징(10)이 주행 기체(216)의 전방부측에 위치하도록 배치되고, 이 엔진(1)의 후방 상측에 배기 가스 정화 장치(2)가 배치된다. 또한, 엔진(1)은 그 좌측방이며, 프레쉬 에어를 흡인하는 에어 클리너(32)와 연결한다. 또한, 보닛(220)은 그 후방에 개폐 가능하게 구성되는 보닛 커버(229)를 구비하고, 배기 가스 정화 장치(2)의 상부를 덮는다.

Description

엔진 장치{ENGINE DEVICE}
본원 발명은 배기 가스 정화 장치를 설치한 디젤 엔진 등의 엔진 장치에 관한 것이고, 보다 상세하게는 예를 들면 휠로더 또는 백호 또는 포크리프트카 등의 작업 기계에 탑재되는 엔진 장치에 관한 것이다.
종래부터 엔진의 배기 경로 중에 배기 가스 정화 장치(디젤 파티큘레이트 필터)를 설치하여 배기 가스 정화 장치의 산화 촉매 또는 매연 필터 등에 의해 디젤 엔진으로부터 배출된 배기 가스를 정화 처리하는 기술이 개발되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 또한, 최근에는 환경 대책을 위해 건설 기계나 농업 기계 등의 작업 기계의 분야에 있어서도 그 기계에 사용되는 디젤 엔진에 배기 가스 정화 장치를 설치하는 것이 요구되고 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).
일본 특허 공개 2000-145430호 공보 일본 특허 공개 2007-182705호 공보
그런데, 배기 가스 정화 장치를 설치했을 경우, 엔진의 배기 경로 중에 배기 가스 정화 장치를 소음기(머플러) 대신에 간단히 배치한 것에서는 소음기에 비해 배기 가스 정화 장치가 각별히 무겁다. 그 때문에 특허문헌 2에 개시되는 건설 기계에 있어서의 소음기의 지지 구조를 배기 가스 정화 장치의 지지 구조에 유용했다고 해도 배기 가스 정화 장치를 안정적으로 조립할 수 없다는 문제가 있다. 특히, 휠로더와 같은 작업 기계에서는 주위와의 접촉 방지를 위해 선회 반경을 작게 하기 위해 주행 기체 자체의 컴팩트화가 요구되어 엔진 탑재 스페이스에 제약이 있다.
또한, 특허문헌 2의 건설 기계에서는 소음기를 엔진으로 지지하는 것으로 하고 있지만, 엔진 탑재 스페이스 내에 배기 가스 정화 장치를 엔진에 근접시켜 배치할 경우, 엔진의 고주파 진동이 배기 가스 정화 장치에 전달되어 배기 가스 정화 장치가 손상될 가능성도 염려된다.
한편, 엔진의 고주파 진동의 영향을 억제하기 위해 배기 가스 정화 장치를 엔진에 대하여 원격 배치시켰을 경우, 엔진의 배기 매니폴드로부터 배기 가스 정화 장치까지의 거리가 길어진다. 그 때문에 배기 가스 정화 장치에 유입되는 배기 가스의 온도가 저하되어 배기 가스에 함유되는 입자상 물질이 충분히 연소 제거되지 않고 배기 가스 정화 장치 내에 퇴적되고, 결과적으로 엔진 출력의 저하를 초래한다는 문제가 있다.
그래서, 본원 발명은 이들 현상황을 검토하여 개선을 실시한 엔진 장치를 제공하려는 것이다.
청구항 1의 발명은 주행 기체의 후방부에 설치한 보닛 상에 조종 좌석을 배치하고, 또한 상기 보닛 내에 엔진을 배치한 작업 기계에 탑재되는 엔진 장치로서, 상기 엔진의 배기 가스를 정화 처리하는 배기 가스 정화 장치와, 상기 보닛 중 상기 조종 좌석의 후방측을 상향으로 돌출시킨 돌출 커버부를 구비하고, 상기 돌출 커버부를 개폐 가능하게 구성함과 아울러 상기 배기 가스 정화 장치를 상기 돌출 커버부 내에 배치한 것이다.
청구항 2의 발명은 청구항 1에 기재된 엔진 장치에 있어서, 상기 엔진의 상방에 있어서 상기 배기 가스 정화 장치를 그 배기 가스 이동 방향을 엔진 출력축의 길이 방향으로 교차시켜 배치함과 아울러 상기 배기 가스 정화 장치를 상기 주행 기체의 기체 프레임에 연결한 것이다.
청구항 3의 발명은 청구항 1에 기재된 엔진 장치에 있어서, 상기 엔진의 상방에 있어서 상기 배기 가스 정화 장치를 그 배기 가스 이동 방향을 엔진 출력축의 길이 방향으로 교차시켜 배치함과 아울러 상기 배기 가스 정화 장치를 상기 엔진의 실린더 헤드에 연결한 것이다.
청구항 4의 발명은 청구항 1에 기재된 엔진 장치에 있어서, 상기 엔진의 배기 매니폴드에 배기 연락관을 통해 상기 배기 가스 정화 장치의 배기 가스 입구측을 접속시켜 상기 배기 가스 정화 장치를 향하는 배기 가스를 승온시키는 배기 승온 기구를 상기 배기 연락관의 중도부에 설치한 것이다.
청구항 5의 발명은 청구항 1에 기재된 엔진 장치에 있어서, 상기 배기 가스 정화 장치가 상기 엔진의 배기 가스 중의 입자상 물질을 제거하는 제 1 정화 장치와, 상기 엔진의 배기 가스 중의 질소 산화물을 제거하는 제 2 정화 장치를 구비한 것이다.
청구항 6의 발명은 청구항 5에 기재된 엔진 장치에 있어서, 상기 조종 좌석의 후방에 상기 제 1 및 제 2 정화 장치를 배기 가스의 이동 방향이 좌우 방향을 따르도록 서로 평행하게 배치한 것이다.
청구항 7의 발명은 청구항 5에 기재된 엔진 장치에 있어서, 상기 제 1 정화 장치로부터 상기 제 2 정화 장치에 배기 가스를 유통시키도록 구성함과 아울러 상기 제 1 및 상기 제 2 정화 장치 각각의 배기 가스 이동 방향이 동일한 방향이 되도록 상기 제 1 정화 장치의 배기 가스 출구관과 상기 제 2 정화 장치의 배기 가스 입구관을 접속하는 환원제 혼합관을 설치하고, 상기 환원제 혼합관 내에 환원제를 분사하도록 구성한 것이다.
청구항 8의 발명은 청구항 7에 기재된 엔진 장치에 있어서, 상기 엔진의 배기 매니폴드에 배기 연락관을 통해 상기 배기 가스 정화 장치의 배기 가스 입구측을 접속시켜 상기 배기 가스 정화 장치를 향하는 배기 가스를 승온시키는 배기 승온 기구를 상기 배기 연락관의 중도부에 설치한 것이다.
청구항 9의 발명은 주행 기체의 후방부에 설치한 보닛 상에 조종 좌석을 배치하고, 또한 상기 보닛 내에 엔진을 배치한 작업 기계에 탑재되는 엔진 장치로서, 상기 엔진의 좌우 한 측면에 설치됨과 아울러 상방에 배기 가스 출구를 구비한 배기 매니폴드와, 상기 배기 매니폴드 상방에서 지지됨과 아울러 상기 배기 매니폴드의 배기 가스 출구측에 배기 가스 입구측이 연결되어 상기 엔진의 배기 가스를 정화하는 배기 가스 정화 장치를 구비하고, 상기 배기 가스 정화 장치를 상기 엔진의 헤드 커버와 상기 보닛의 좌우 한 내측면 사이에서 상기 엔진의 한 측면에 대해 평행하게 배치한 것이다.
청구항 10의 발명은 청구항 9에 기재된 엔진 장치에 있어서, 상기 배기 가스 정화 장치가 상기 엔진의 실린더 헤드에 연결된 지지체에 의해 지지되어 있고, 상기 지지체가 상기 엔진의 냉각팬측에서 고정된 제 1 브래킷 레그와, 상기 엔진의 플라이휠 하우징측에서 고정된 제 2 브래킷 레그로서, 상기 제 2 브래킷 레그가 상기 배기 가스 정화 장치에 있어서의 배기 가스 이동 방향의 상류측을 지지함과 아울러 상기 제 1 브래킷 레그가 상기 배기 가스 정화 장치에 있어서의 배기 가스 이동 방향의 하류측을 지지하고 있고, 상기 배기 가스 정화 장치가 상기 제 1 브래킷 레그와 상기 제 2 브래킷 레그의 사이가 되는 위치에서 상기 배기 매니폴드와 연결된 것이다.
(발명의 효과)
본원 발명에 의하면 주행 기체의 후방부에 설치한 보닛 상에 조종 좌석을 배치하고, 또한 상기 보닛 내에 엔진을 배치한 작업 기계에 탑재되는 엔진 장치로서, 상기 엔진의 배기 가스를 정화 처리하는 배기 가스 정화 장치와, 상기 보닛 중 상기 조종 좌석의 후방측을 상향으로 돌출시킨 돌출 커버부를 구비하고, 상기 돌출 커버부를 개폐 가능하게 구성함과 아울러 상기 배기 가스 정화 장치를 상기 돌출 커버부 내에 배치한 것이기 때문에 상기 엔진 및 상기 배기 가스 정화 장치의 레이아웃의 자유도, 나아가서는 설계 상의 자유도가 향상되어 상기 보닛 내에 여유를 갖고 상기 엔진이나 상기 배기 가스 정화 장치를 탑재할 수 있다. 또한, 상기 배기 가스 정화 장치를 돌출 커버부에 의해 덮기 때문에 비바람 등에 기인하는 상기 배기 가스 정화 장치의 온도 저하를 억제할 수 있어 상기 배기 가스 정화 장치를 적정 온도로 유지하기 쉽다. 작업자가 상기 배기 가스 정화 장치에 접촉할 우려를 적게 할 수 있다. 또한, 상기 돌출 커버부를 개방했을 때, 상기 엔진 후방 상측이 개방되기 때문에 상기 배기 가스 정화 장치로의 액세스가 용이해지기 때문에 유지 보수 작업을 행하기 쉽다.
본원 발명에 의하면 상기 엔진의 상방에 있어서 상기 배기 가스 정화 장치를 그 배기 가스 이동 방향을 엔진 출력축의 길이 방향으로 교차시켜 배치함과 아울러 상기 배기 가스 정화 장치를 상기 주행 기체의 기체 프레임에 연결한 것이기 때문에 상기 주행 기체의 강도 멤버이며, 엔진의 진동계와 다른 상기 기체 프레임에 상기 배기 가스 정화 장치를 연결함으로써 중량물인 상기 배기 가스 정화 장치를 고강성으로 지지할 수 있다. 상기 엔진의 진동이 상기 배기 가스 처리 장치에 전달되는 것을 억제하여 상기 배기 가스 처리 장치를 상기 엔진의 진동으로부터 보호할 수 있어 상기 배기 가스 정화 장치의 내구성 향상이나 장수명화를 도모할 수 있다.
본원 발명에 의하면 상기 엔진의 배기 매니폴드에 배기관을 통해 상기 배기 가스 정화 장치의 배기 가스 입구측을 접속하여 상기 배기관의 일부를 플렉시블관에 의해 구성한 것이기 때문에 다른 진동계에 속하는 상기 엔진과 상기 배기 가스 정화 장치를 연결하는 상기 배기관에 가해지는 부하를 상기 플렉시블관에 의해 흡수할 수 있어 상기 배기관의 손상을 방지할 수 있다. 상기 엔진의 진동이 상기 배기관을 통해 상기 배기 가스 정화 장치에 직접 전달되는 것을 방지하여 상기 배기 가스 처리 장치를 상기 엔진의 진동으로부터 보호할 수 있어 상기 배기 가스 정화 장치의 내구성 향상이나 장수명화의 점에서 높은 효과를 발휘할 수 있다.
본원 발명에 의하면 상기 엔진의 상방에 있어서 상기 배기 가스 정화 장치를 그 배기 가스 이동 방향을 엔진 출력축의 길이 방향으로 교차시켜 배치함과 아울러 상기 배기 가스 정화 장치를 상기 엔진의 실린더 헤드에 연결한 것이기 때문에 상기 배기 가스 정화 장치를 상기 엔진에 일체로서 조립할 수 있기 때문에 엔진 조립 공장에서 상기 배기 가스 정화 장치를 상기 엔진에 조립하여 출하할 수 있다.
본원 발명에 의하면 상기 엔진의 배기 매니폴드에 배기 연락관을 통해 상기 배기 가스 정화 장치의 배기 가스 입구측을 접속하여 상기 배기 가스 정화 장치를 향하는 배기 가스를 승온시키는 배기 승온 기구를 상기 배기 연락관의 중도부에 설치한 것이기 때문에 배기 가스 정화 장치를 엔진으로부터 떨어뜨려 배치할 경우에도 배기 승온 기구에서의 배기 가스의 적극적인 승온에 의해 배기 가스 정화 장치 내에서의 입자상 물질의 퇴적을 억제할 수 있다.
본원 발명에 의하면 상기 배기 가스 정화 장치가 엔진의 배기 가스 중의 입자상 물질을 제거하는 제 1 정화 장치와, 엔진의 배기 가스 중의 질소 산화물을 제거하는 제 2 정화 장치를 구비한 것이기 때문에 상기 엔진, 상기 제 1 및 제 2 정화 장치의 레이아웃의 자유도, 나아가서는 설계 상의 자유도가 향상되어 상기 보닛 내에 여유를 갖고 상기 엔진을 탑재할 수 있다.
본원 발명에 의하면 주행 기체의 후방부에 설치한 보닛 상에 조종 좌석을 배치하고, 또한 상기 보닛 내에 엔진을 배치한 작업 기계에 탑재되는 엔진 장치로서, 엔진의 배기 가스 중의 입자상 물질을 제거하는 제 1 정화 장치와, 엔진의 배기 가스 중의 질소 산화물을 제거하는 제 2 정화 장치를 구비하고, 상기 조종 좌석의 후방에 상기 제 1 및 제 2 정화 장치를 배기 가스의 이동 방향이 좌우 방향을 따르도록 서로 평행하게 배치한 것이기 때문에 상기 엔진, 상기 제 1 및 제 2 정화 장치의 레이아웃의 자유도, 나아가서는 설계 상의 자유도가 향상되어 상기 보닛 내에 여유를 갖고 상기 엔진을 탑재할 수 있다.
본원 발명에 의하면 상기 보닛 중 상기 조종 좌석의 후방측을 상향으로 돌출시킨 돌출 커버부를 구비하고, 상기 돌출 커버부를 개폐 가능하게 구성함과 아울러 상기 제 1 및 제 2 정화 장치를 상기 돌출 커버부 내에 배치한 것이기 때문에 상기 주행 기체의 강도 멤버이며, 엔진의 진동계와 다른 상기 기체 프레임에 상기 배기 가스 정화 장치를 연결함으로써 중량물인 상기 배기 가스 정화 장치를 고강성으로 지지할 수 있다. 상기 엔진의 진동이 상기 배기 가스 처리 장치에 전달되는 것을 억제하여 상기 배기 가스 처리 장치를 상기 엔진의 진동으로부터 보호할 수 있어 상기 배기 가스 정화 장치의 내구성 향상이나 장수명화를 도모할 수 있다.
본원 발명에 의하면 상기 제 1 정화 장치로부터 상기 제 2 정화 장치로 배기 가스를 유통시키도록 구성함과 아울러 상기 제 1 및 상기 제 2 정화 장치 각각의 배기 가스 이동 방향이 동일한 방향이 되도록 상기 제 1 정화 장치의 배기 가스 출구관과 상기 제 2 정화 장치의 배기 가스 입구관을 접속하는 환원제 혼합관을 설치하고, 상기 환원제 혼합관 내에 환원제를 분사하도록 구성한 것이기 때문에 상기 제 1 정화 장치의 배기 가스 출구측으로부터 상기 제 2 정화 장치의 배기 가스 입구측까지의 사이에 비교적 거리가 있는 것을 유효 이용하여 상기 배기 연락관 중에 있어서 환원제를 배기 가스와 충분히 혼합할 수 있다.
본원 발명에 의하면 상기 엔진의 배기 매니폴드에 배기 연락관을 통해 상기 배기 가스 정화 장치의 배기 가스 입구측을 접속하여 상기 배기 가스 정화 장치를 향하는 배기 가스를 승온시키는 배기 승온 기구를 상기 배기 연락관의 중도부에 설치한 것이기 때문에 배기 가스 정화 장치를 엔진으로부터 떨어뜨려 배치할 경우에도 배기 승온 기구에서의 배기 가스의 적극적인 승온에 의해 배기 가스 정화 장치 내에서의 입자상 물질의 퇴적을 억제할 수 있다.
본원 발명에 의하면 주행 기체의 후방부에 설치한 보닛 상에 조종 좌석을 배치하고, 또한 상기 보닛 내에 엔진을 배치한 작업 기계에 탑재되는 엔진 장치로서, 상기 엔진의 좌우 한 측면에 설치됨과 아울러 상방에 배기 가스 출구를 구비한 배기 매니폴드와, 상기 배기 매니폴드 상방에서 지지됨과 아울러 상기 배기 매니폴드의 배기 가스 출구측에 배기 가스 입구측이 연결되어 상기 엔진의 배기 가스를 정화하는 배기 가스 정화 장치를 구비하고, 상기 배기 가스 정화 장치를 상기 엔진의 헤드 커버와 상기 보닛의 좌우 한 내측면 사이에서 상기 엔진의 한 측면에 대하여 평행하게 배치한 것이기 때문에 상기 엔진의 구성 부품 중 하나로서 고강성 부품인 상기 배기 매니폴드에 상기 배기 가스 정화 장치를 강고하게 연결할 수 있어 상기 엔진의 진동에 의한 상기 배기 가스 정화 장치의 손상을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 엔진의 상기 배기 매니폴드에 상기 배기 가스 정화 장치를 지근 거리에서 연통할 수 있기 때문에 상기 배기 가스 정화 장치를 적정 온도로 유지하기 쉬워 높은 배기 가스 정화 성능을 유지할 수 있다. 또한, 상기 엔진의 상기 헤드 커버와 상기 보닛의 좌우 한 내측면 사이의 데드스페이스를 상기 배기 가스 정화 장치의 배치 공간으로서 유효 이용할 수 있어 상기 보닛 내부 스페이스의 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 엔진의 제조 장소에서 상기 배기 가스 정화 장치를 상기 엔진에 조립하여 출하할 수 있다.
본원 발명에 의하면 상기 배기 가스 정화 장치가 상기 엔진의 실린더 헤드에 연결된 지지체에 의해 지지되는 구성으로 한 것이기 때문에 상기 배기 가스 정화 장치가 고강성 부품인 상기 배기 매니폴드 및 상기 실린더 헤드에 안정적으로 연결 지지되게 된다. 따라서, 상기 엔진의 진동 등에 의한 상기 배기 가스 정화 장치의 손상 억제를 도모할 수 있다.
본원 발명에 의하면 상기 지지체가 상기 엔진의 냉각팬측에서 고정된 제 1 브래킷 레그와, 상기 엔진의 플라이휠 하우징측에서 고정된 제 2 브래킷 레그로서, 상기 제 1 브래킷 레그가 상기 배기 가스 정화 장치에 있어서의 배기 가스 이동 방향의 상류측을 지지함과 아울러 상기 제 1 브래킷 레그가 상기 배기 가스 정화 장치에 있어서의 배기 가스 이동 방향의 하류측을 지지하는 구성으로 한 것이기 때문에 상기 배기 가스 정화 장치의 상류측과 하류측을 고강성 부품인 상기 실린더 헤드에 의한 지지를 안정적으로 행할 수 있다. 즉, 그 배기 가스 이동 방향을 길이 방향으로 하는 원통형의 상기 배기 가스 정화 장치에 있어서 그 길이 방향의 양단 부분이 상기 제 1 및 제 2 브래킷 레그에 의해 지지되기 때문에 상기 엔진에 대하여 안정도가 높은 상기 배기 가스 정화 장치의 배치를 실현할 수 있다.
본원 발명에 의하면 상기 배기 가스 정화 장치가 상기 제 1 브래킷 레그와 상기 제 2 브래킷 레그의 사이가 되는 위치에서 상기 배기 매니폴드와 연결되는 구성으로 한 것이기 때문에 상기 배기 가스 정화 장치를 그 배기 가스 이동 방향에 대하여 3점에서 지지할 수 있다. 따라서, 그 배기 가스 이동 방향을 길이 방향으로 하는 원통형 상기 배기 가스 정화 장치에 있어서 상기 엔진에 대하여 보다 안정도가 높은 연결 고정을 실현할 수 있다.
본원 발명에 의하면 상기 배기 가스 정화 장치가 상기 엔진이 배출한 배기 가스를 정화하는 가스 정화체와, 상기 가스 정화체를 수용하는 정화 케이싱과, 상기 정화 케이싱의 배기 가스 유입구에 연통함과 아울러 상기 배기 매니폴드의 배기 가스 출구측과 연결되는 배기 가스 입구관과, 상기 정화 케이싱의 배기 가스 유출구에 연통하는 배기 가스 출구관을 구비하고, 상기 배기 가스 입구관의 관벽 중 상기 정화 케이싱을 따라 연장되는 부분을 상기 배기 가스 입구관의 배기 가스 입구측으로부터 배기 가스 출구측을 향함에 따라 상기 정화 케이싱의 외측면에 근접하도록 경사져 있는 구성으로 한 것이기 때문에 상기 배기 가스 입구관 내(상기 도입 통로 내)의 배기 가스에 의해 상기 정화 케이싱을 가온시킬 수 있어 상기 정화 케이싱 내를 통과하는 배기 가스 온도의 저하를 억제하는 것이 가능해진다. 따라서, 배기 가스 정화 장치의 배기 가스 정화 성능을 향상시킬 수 있다. 상기 관벽 중 상기 정화 케이싱을 따라 연장되는 부분의 경사 형상을 배기 가스를 배기 가스 유입구로 보내는 안내면으로 할 수 있다. 상기 배기 가스 입구관을 상기 정화 케이싱의 강도 멤버로서 이용할 수 있어 상기 정화 케이싱의 두께를 두껍게 하거나 부품수를 극단적으로 늘리는 일 없이 간단한 구성으로 상기 정화 케이싱의 강성 향상을 도모할 수 있는 것이면서 상기 관벽 중 상기 정화 케이싱을 따라 연장되는 부분의 경사 형상에 의해 엔진으로부터의 배기 가스를 상기 정화 케이싱 내로 스무스하게 안내할 수 있다. 상기 정화 케이싱 내의 상기 가스 정화체의 광역에 배기 가스를 공급할 수 있어 상기 가스 정화체를 효율 좋게 활용하는데 기여한다.
도 1은 본원 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 작업 기계의 일례가 되는 휠로더의 좌측면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 휠로더의 평면도이다.
도 3은 시트의 회전을 설명하기 위한 도 1에 나타내는 휠로더의 우측면의 확대도이다.
도 4는 보닛 커버의 회전을 설명하기 위한 도 1에 나타내는 휠로더의 우측면의 확대도이다.
도 5는 본원 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 디젤 엔진의 우측면도이다.
도 6은 동 좌측면도이다.
도 7은 동 정면도이다.
도 8은 동 배면도이다.
도 9는 동 평면도이다.
도 10은 본원 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 작업 기계의 별례가 되는 포크리프트카의 측면도이다.
도 11은 도 10의 포크리프트카의 평면도이다.
도 12는 본원 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치의 배면 사시도이다.
도 13은 도 12의 배기 가스 정화 장치의 정면 사시도이다.
도 14는 본원 발명의 작업 기계의 제 3 실시형태에 있어서의 일례가 되는 휠로더의 좌측면도이다.
도 15는 도 15에 나타내는 휠로더의 평면도이다.
도 16은 보닛 커버의 회전을 설명하기 위한 도 15에 나타내는 휠로더의 우측면의 확대도이다.
도 17은 본원 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 디젤 엔진의 정면도이다.
도 18은 본원 발명의 제 4 실시형태에 있어서의 일례가 되는 휠로더의 좌측면도이다.
도 19는 도 18에 나타내는 휠로더의 평면도이다.
도 20은 도 18에 나타내는 휠로더의 우측면의 확대도이다.
도 21은 본원 발명의 실시형태에 있어서의 디젤 엔진의 냉각팬측으로부터 본 사시도이다.
도 22는 동 우측면도이다.
도 23은 동 좌측면도이다.
도 24는 동 정면도이다.
도 25는 동 평면도이다.
도 26은 배기 가스 정화 장치의 절단면 설명도이다.
도 27은 배기 가스 정화 장치에 있어서의 배기 가스 상류측의 확대 측면 단면도이다.
도 28은 본원 발명의 작업 기계의 실시형태에 있어서의 별례가 되는 포크리프트카의 측면도이다.
도 29는 도 28의 포크리프트카의 평면도이다.
도 30은 본원 발명의 제 5 실시형태에 있어서의 작업 기계의 일례가 되는 휠로더의 좌측면도이다.
도 31은 도 30에 나타내는 휠로더의 평면도이다.
도 32는 보닛 커버의 회전을 설명하기 위한 도 30에 나타내는 휠로더의 우측면의 확대도이다.
도 33은 보닛 커버의 회전을 설명하기 위한 도 30에 나타내는 휠로더의 우측면의 확대도이다.
도 34는 보닛 내의 구성을 설명하기 위한 도 30에 나타내는 휠로더의 우측면의 일부 절단면도이다.
도 35는 본원 발명의 디젤 엔진의 우측면도이다.
도 36은 동 좌측면도이다.
도 37은 동 정면도이다.
도 38은 동 평면도이다.
도 39는 배기 가스 정화 장치의 외관 사시도이다.
도 40은 본원 발명의 작업 기계의 별례가 되는 포크리프트카의 측면도이다.
도 41은 도 39의 포크리프트카의 평면도이다.
도 42는 본원 발명의 제 6 실시형태에 있어서의 작업 기계의 일례가 되는 휠로더의 우측면의 일부 절단면도이다.
도 43은 본원 발명의 제 7 실시형태에 있어서의 작업 기계의 일례가 되는 휠로더의 우측면의 일부 단면도이다.
도 44는 본원 발명의 제 8 실시형태에 있어서의 작업 기계의 일례가 되는 휠로더의 우측면의 일부 단면도이다.
이하, 도 1~도 9를 참조하여 본원 발명의 엔진 장치 및 상기 엔진 장치를 구비하는 작업 기계의 실시형태(제 1 실시형태)를 도면에 의거하여 설명한다. 또한, 이하에서는 본 실시형태에 있어서의 작업 기계로서 로더 장치를 작업부로서 구비하는 휠로더를 일례로 들어 그 구성의 상세를 설명한다.
도 1~도 4에 나타내는 휠로더(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)의 전방측부에는 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)용 조작 수단으로서의 레버 또는 스위치 등이 배치되어 있다.
휠로더(211)의 전방부이며, 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 리프트암(223)과, 좌우 리프트암(223)의 선단부에 상하 요동 가능하게 연결된 버킷(224)을 갖고 있다.
각 로더 포스트(222)와 이것에 대응한 리프트암(223) 사이에는 리프트암(223)을 상하 요동시키기 위한 리프트 실린더(226)가 각각 설치되어 있다. 좌우 리프트암(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 작동하여 리프트암(223)이나 버킷(224)을 상하 요동시켜 로더 작업을 실행하도록 구성하고 있다.
이 휠로더(211)에 있어서 엔진(1)은 조종 좌석(219)의 하측에서 플라이휠 하우징(10)이 주행 기체(216)의 전방부측에 위치하도록 배치된다. 즉, 엔진(1)은 엔진 출력축의 방향이 로더 장치(212)와 카운터 웨이트(215)가 정렬되는 전후 방향을 따르도록 엔진(1)이 배치되어 있다. 그리고, 이 엔진(1)의 후방에 있어서 냉각팬(9)의 정면 후방측에 라디에이터(24)가 배치됨과 아울러 냉각팬(9) 및 라디에이터(24)의 상방에 배기 가스 정화 장치(2)가 배치된다.
배기 가스 정화 장치(2)는 디젤 파티큘레이트(DPF)로서의 제 1 정화 장치(2a)와, 요소 선택 촉매 환원(SCR) 시스템으로서 제 2 정화 장치(2b)를 직렬로 연결시켜 구성된다. 그리고, 제 1 정화 장치(2a) 및 제 2 정화 장치(2b)는 각각 그 내부를 흐르는 배기 가스의 이동 방향이 좌우 방향으로 평행이 되도록 설치된다. 이 때, 제 1 및 제 2 정화 장치(2a, 2b)가 각각 평행하게 배치됨과 아울러 이 제 1 정화 장치(2a)의 출구측과 제 2 정화 장치(2b)의 입구측이 요소 혼합관(172)을 통해 접속된다.
또한, 엔진(1) 상방에 있어서 제 1 정화 장치(2a)가 엔진(1)측(전방측)에 배치됨과 아울러 제 2 정화 장치(2b)가 라디에이터(24)측(후방측)에 배치된다. 그리고, 제 1 및 제 2 정화 장치(2a, 2b)가 각각 그 배기 가스의 이동 방향이 동일한 방향이 되도록 설치되는 한편, 요소 혼합관(172)이 제 1 및 제 2 정화 장치(2a, 2b)와 역방향으로 배기 가스가 흐르도록 설치된다. 즉, 배기 가스 정화 장치(2)는 요소 혼합관(172)을 통해 제 1 및 제 2 정화 장치(2a, 2b)를 연결한 구성으로 함으로써 대략 S자 형상이 된다.
따라서, 엔진(1)으로부터 배출되는 배기 가스는, 우선 제 1 정화 장치(2a)를 우측으로부터 좌측으로 흘러 입자상 물질(PM)이 제거된다. 제 1 정화 장치(2a)로부터 배기된 배기 가스는 요소 혼합관(172)을 좌측으로부터 우측으로 흘러 관 내에 분사된 요소수로부터 생성되는 암모니아와 혼합되어 제 2 정화 장치(2b)로 유입된다. 그리고, 제 2 정화 장치(2b)에서는 암모니아와 혼합된 배기 가스가 우측으로부터 좌측으로 흘러 배기 가스 중의 질소 산화물(NOx)이 저감된다. 이 배기 가스 정화 장치(2)에서 정화된 배기 가스는 제 2 정화 장치(2b)의 배기측에 접속된 테일 파이프(135)로부터 외기로 방출된다.
또한, 엔진(1)은 그 좌측방에서 프레쉬 에어(외부 공기)를 흡인하는 에어 클리너(32)와 연결한다. 에어 클리너(32)는 엔진(1)의 좌측 후방이며, 배기 가스에 의거하는 배기열에 의해 가온되는 배기 가스 정화 장치(2)로부터 이간된 위치에 배치된다. 즉, 에어 클리너(32)는 엔진(1) 후방의 라디에이터(24)의 좌측방이며, 배기 가스 정화 장치(2)로부터의 열에 영향을 받지 않는 위치에 배치된다. 따라서, 수지 성형품 등으로 구성되어 열적으로 약한 에어 클리너(32)가 배기 가스 정화 장치(2)를 통과하는 배기 가스에 의거하는 배기열에 의한 변형 등이라는 영향이 미치는 것을 억제할 수 있다.
이와 같이 조종 좌석(219) 하측 및 후방에 배치되는 엔진(1), 배기 가스 정화 장치(2), 라디에이터(24) 및 에어 클리너(32)는 카운터 웨이트(215)의 상측에 배치되는 보닛(220)에 의해 덮인다. 이 보닛(220)은 조종부(217)의 후방 부분이 개폐 가능하게 구성됨과 아울러 조종부(217) 내의 부분이 조종부(217)의 바닥면으로부터 돌기된 시트 프레임(221)으로서 구성된다.
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) 등에 대해서 유지 보수가 가능해진다. 또한, 조종 좌석(219)을 착탈 가능하게 하는 구성에 한정되는 것은 아니고, 조종 좌석(219)이 시트 프레임(221)의 상방에서 전방측으로 경동함으로써 시트 프레임(221) 상면을 개방시키는 것으로 해도 좋다. 이 때, 도 3에 나타내는 예와 같이 조종 좌석(219)이 고정 설치된 시트 프레임(221) 자체가 전방측으로 경동함으로써 엔진(1) 등의 상측이 개방되는 것으로 해도 좋다.
한편, 시트 프레임(221) 후방에 있어서 보닛(220)은 시트 프레임(221)의 상면보다 상방으로 돌출시킨 보닛 커버(돌출 커버부)(229)를 구비한다. 이 보닛 커버(229)는 카운터 웨이트(215) 상측에 배치됨으로써 엔진(1) 후방에 배치되는 배기 가스 정화 장치(2)를 덮음과 아울러 개폐 가능하게 구성된다. 즉, 도 4에 나타내는 예와 같이 보닛 커버(229)의 전방 상측에 배치된 힌지부(230)가 보닛 커버(229)를 회동 가능하게 축지지하는 구성으로 하고, 보닛 커버(229)를 전방측 상방으로 회동시켜 엔진(1) 후방 상측이 개방되는 것으로 해도 좋다. 이 때, 보닛 커버(229)가 유압 댐퍼 등을 통해 주행 기체(216)와 연결됨으로써 보닛 커버(229)를 열었을 때에 지지되는 구성으로 해도 좋다.
보닛(220)이 그 후방에 개폐 가능한 보닛 커버(229)를 구비함으로써 보닛 커버(229)를 폐쇄했을 때, 보닛 커버(229)가 엔진(1) 후방 상측에 배치되는 배기 가스 정화 장치(2)를 덮는다. 따라서, 비바람 등에 기인한 배기 가스 정화 장치(2)의 온도 저하를 억제할 수 있어 배기 가스 정화 장치(2)를 적정 온도로 유지하기 쉽다. 또한, 작업자가 배기 가스 정화 장치(2)에 접촉할 우려를 적게 할 수 있다. 한편, 보닛 커버(229)를 개방했을 때, 엔진(1) 후방 상측이 개방되기 때문에 엔진(1) 후방 상측에 배치되는 배기 가스 정화 장치(2)로의 액세스가 용이해지기 때문에 유지 보수 작업을 행하기 쉽다.
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 적당히 변속되어 전륜(213) 및 후륜(214)이나 리프트 실린더(226) 및 버킷 실린더(228) 등의 유압 구동원(133)으로 전달되게 된다.
이어서, 도 5~도 9를 참조하여 본원 발명의 엔진 장치에 대해서 상기 휠로더(211) 등의 작업 기계에 원동기로서 탑재되는 디젤 엔진(1)을 예로 들어 이하에 설명한다. 상기와 같이 디젤 엔진(1)은 제 1 및 제 2 정화 장치(2a, 2b)로 구성되는 배기 가스 정화 장치(2)를 구비한다. 이 배기 가스 정화 장치(2) 중 제 1 정화 장치(2a)는 디젤 엔진(1)의 배기 가스 중의 입자상 물질(PM)의 제거에 추가하여 디젤 엔진(1)의 배기 가스 중의 일산화탄소(CO)나 탄화수소(HC)를 저감하는 작용을 구비한다. 한편, 제 2 정화 장치(2b)는 디젤 엔진(1)의 배기 가스 중의 질소 산화 물질(NOx)을 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 상재하고 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 후방측면에 냉각팬(9)을 설치한다. 실린더 블록(4) 전방측면에 플라이휠 하우징(10)을 설치한다. 플라이휠 하우징(10) 내에 플라이휠(11)을 배치한다.
크랭크축(3)(엔진 출력축)에 플라이휠(11)을 축지지한다. 작업 차량(백호나 포크리프트 등)의 작동부에 크랭크축(3)을 통해 디젤 엔진(1)의 동력을 인출하도록 구성하고 있다. 또한, 실린더 블록(4)의 하면에는 오일팬(12)을 배치한다. 오일팬(12) 내의 윤활유는 실린더 블록(4)의 측면에 배치된 오일 필터(13)를 통해 디젤 엔진(1)의 각 윤활부에 공급된다.
실린더 블록(4)의 측면 중 오일 필터(13)의 상방(흡기 매니폴드(6)의 하방)에는 연료를 공급하기 위한 연료 공급 펌프(14)를 부착한다. 전자 개폐 제어형 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 원통 형상의 커먼 레일(16) 및 연료 필터(도시 생략)를 통해 작업 차량에 탑재되는 연료 탱크(도시 생략)를 접속한다.
상기 연료 탱크의 연료가 연료 공급 펌프(14)로부터 커먼 레일(16)로 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 기통으로 분사된다.
실린더 블록(4)의 앞면 왼쪽 부위에는 냉각수 순환용 냉각수 펌프(21)가 냉각팬(9)의 팬축과 동일한 축 형상으로 배치되어 있다. 크랭크축(3)의 회전에 의해 냉각팬 구동용 V 벨트(22)를 통해 냉각팬(9)과 함께 냉각수 펌프(21)가 구동된다. 작업 차량에 탑재되는 라디에이터(24) 내의 냉각수가 냉각수 펌프(21)의 구동에 의해 냉각수 펌프(21)에 공급된다. 그리고, 실린더 블록(4) 및 실린더 헤드(5)에 냉각수가 공급되어 디젤 엔진(1)을 냉각시킨다. 또한, 냉각수 펌프(21)의 좌측방에는 얼터네이터(23)가 설치되어 있다.
실린더 블록(4)의 좌우 측면에 기관 레그 부착부(19)가 각각 설치되어 있다. 각 기관 레그 부착부(19)에는 방진 고무(35)를 가짐과 아울러 기체 프레임(94)의 좌우 측벽에 연결된 기관 레그체(34)가 각각 볼트 체결된다. 디젤 엔진(1)은 각 기관 레그체(34)를 통해 상기 휠로더(211) 등의 작업 차량에 있어서의 주행 기체(216)의 기체 프레임(94)에 방진 지지된다. 이것에 의해 디젤 엔진(1)의 진동이 기체 프레임(94)으로 전달되는 것을 억제할 수 있다.
또한, EGR 장치(26)(배기 가스 재순환 장치)를 설명한다. 상향으로 돌출되는 흡기 매니폴드(6)의 입구부에 EGR 장치(26)(배기 가스 재순환 장치)를 통해 에어 클리너(32)를 연결한다. 프레쉬 에어(외부 공기)가 에어 클리너(32)로부터 EGR 장치(26)를 통해 흡기 매니폴드(6)로 보내어진다.
EGR 장치(26)는 디젤 엔진의 배기 가스의 일부(배기 매니폴드로부터의 EGR 가스)와 프레쉬 에어(에어 클리너(32)로부터의 외부 공기)를 혼합시켜 흡기 매니폴드(6)에 공급하는 EGR 본체 케이스(27)(콜렉터)와, 에어 클리너(32)에 흡기관(33)을 통해 EGR 본체 케이스(27)를 연통시키는 흡기 스로틀 부재(28)와, 배기 매니폴드(7)에 EGR 쿨러(29)를 통해 접속되는 환류관로로서의 재순환 배기 가스관(30)과, 재순환 배기 가스관(30)에 EGR 본체 케이스(27)를 연통시키는 EGR 밸브 부재(31)를 구비하고 있다.
즉, 흡기 매니폴드(6)와 프레쉬 에어 도입용 흡기 스로틀 부재(28)가 EGR 본체 케이스(27)를 통해 접속되어 있다. 그리고, EGR 본체 케이스(27)에는 배기 매니폴드(7)로부터 연장되는 재순환 배기 가스관(30)의 출구측이 연통되어 있다. EGR 본체 케이스(27)는 긴 통 형상으로 형성되어 있다. 흡기 스로틀 부재(28)는 EGR 본체 케이스(27)의 길이 방향의 한 단부에 볼트 체결되어 있다. EGR 본체 케이스(27)의 하향 개구 단부가 흡기 매니폴드(6)의 입구부에 착탈 가능하게 볼트 체결되어 있다.
또한, 재순환 배기 가스관(30)의 출구측이 EGR 밸브 부재(31)를 통해 EGR 본체 케이스(27)에 연결되어 있다. 재순환 배기 가스관(30)의 입구측은 EGR 쿨러(29)를 통해 배기 매니폴드(7)의 하면측에 연결되어 있다. EGR 밸브 부재(31) 내의 EGR 밸브(도시 생략)의 개방도를 조절함으로써 EGR 본체 케이스(27)로의 EGR 가스의 공급량을 조절한다.
상기 구성에 의해 에어 클리너(32)로부터 흡기 스로틀 부재(28)를 통해 EGR 본체 케이스(27) 내에 프레쉬 에어(외부 공기)를 공급하는 한편, 배기 매니폴드(7)로부터 EGR 밸브 부재(31)를 통해 EGR 본체 케이스(27) 내에 EGR 가스(배기 매니폴드로부터 배출되는 배기 가스의 일부)를 공급한다. 에어 클리너(32)로부터의 프레쉬 에어와, 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 배기 가스 중 일부가 흡기 매니폴드(6)로부터 디젤 엔진(1)에 환류됨으로써 고부하 운전시의 최고 연소 온도가 저하되어 디젤 엔진(1)으로부터의 NOx(질소 산화물)의 배출량이 저감된다.
라디에이터(24)는 디젤 엔진(1)의 후방에 있어서 냉각팬(9)과 대향하는 위치에 팬슈라우드(도시 생략)를 통해 배치된다. 이 라디에이터(24)는 그 상측이 방진 고무(59)를 갖는 상부 지지 브래킷(57)을 통해 기체 프레임(94)의 좌우 측벽부와 연결되어 방진 지지된다. 즉, 상부 지지 브래킷(57)이 기체 프레임(94)의 좌우 측벽부에 고착된 지지 부재(95, 96)와 볼트 체결되어 기체 프레임(94)의 좌우 측벽부의 상측을 가교하도록 고정된다. 라디에이터(24)는 그 상면이 상부 지지 브래킷(57)에 접속됨으로써 방진 고무(59)를 통해 방진 지지된다. 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 순서대로 냉각풍의 토출 방향을 향해 일렬로 배치된다. 따라서, 냉각팬(9)이 회전 구동함으로써 디젤 엔진(1) 후방으로부터 외부 공기를 흡인함으로써 열 교환기인 라디에이터(24) 및 오일 쿨러(25)는 각각 외부 공기(냉각풍)를 내뿜어 공랭되게 된다.
에어 클리너(32)는 그 일단측이 흡기 스로틀 부재(28)의 흡기구와 연결되는 흡기관(33)의 타단측과 연결된다. 이 흡기관(33)이 디젤 엔진(1)의 후방을 향해 연장 설치됨으로써 에어 클리너(32)는 디젤 엔진(1)의 좌측 후방에 배치된다. 즉, 에어 클리너(32)는 디젤 엔진(1)의 후방에 배치되는 라디에이터(24)의 좌측에 배치되게 된다.
이어서, 도 5~도 9를 참조하여 배기 가스 정화 장치(2)에 대해서 설명한다. 배기 가스 정화 장치(2)는 상술한 바와 같이 DPF인 제 1 정화 장치(2a)의 배기측과, SCR인 제 2 정화 장치(2b)의 흡기측을 요소 혼합관(172)을 통해 연결시켜 구성된다. 우선, 이 배기 가스 정화 장치(2)에 있어서의 제 1 정화 장치(2a)에 대해서 이하에 설명한다.
제 1 정화 장치(2a)는 DPF 입구관(배기 가스 입구관)(36) 및 DPF 출구관(배기 가스 출구관)(37)을 갖는 DPF 케이스(배기 가스 정화 케이스)(38)를 구비한다. 이 DPF 케이스(38)는 수평 방향으로 길게 연장된 대략 원통 형상으로 구성된다. 그리고, DPF 케이스(38)의 내부에 이산화질소(NO2)를 생성하는 백금 등의 디젤 산화 촉매(39)(가스 정화체)와, 포집된 입자상 물질(PM)을 비교적 저온에서 연속적으로 산화 제거하는 벌집 구조의 매연 필터(40)(가스 정화체)를 배기 가스의 이동 방향으로 직렬로 정렬하고 있다.
상기 구성에 의해 디젤 산화 촉매(39)의 산화 작용에 의해 생성된 이산화질소(NO2)가 매연 필터(40) 내에 한측 단면(취입측 단면)으로부터 공급된다. 디젤 엔진(1)의 배기 가스 중에 포함된 입자상 물질(PM)은 매연 필터(40)에 포집되어 이산화질소(NO2)에 의해 연속적으로 산화 제거된다. 디젤 엔진(1)의 배기 가스 중의 입상 물질(PM)의 제거에 추가하여 디젤 엔진(1)의 배기 가스 중의 일산화탄소(CO)나 탄화수소(HC)의 함유량이 저감된다.
또한, DPF 케이스(38)에는 서미스트형 상류측 가스 온도 센서와 하류측 가스 온도 센서가 부설된다. 이것에 의해 디젤 산화 촉매(39)의 가스 유입측 단면의 배기 가스 온도를 상류측 가스 온도 센서로 검출함과 아울러 디젤 산화 촉매(39)의 가스 유출측 단면의 배기 가스 온도를 하류측 가스 온도 센서로 검출한다. 이 DPF 케이스(38)에는 배기 가스 압력 센서로서의 차압 센서도 부설된다. 이것에 의해 매연 필터(40)의 상류측과 하류측 사이의 배기 가스의 압력차를 차압 센서가 검출한다. 즉, 매연 필터(40)의 상류측과 하류측 사이의 배기 압력차에 의거하여 매연 필터(40)에 있어서의 입자상 물질의 퇴적량이 연산되어 매연 필터(40) 내의 막힘 상태를 파악할 수 있도록 구성하고 있다.
상기 구성에 의해 매연 필터(40)의 유입측의 배기 가스 압력과, 매연 필터(40)의 유출측의 배기 가스 압력의 차(배기 가스의 차압)가 DPF 케이스(38)에 부설된 차압 센서를 통해 검출된다. 매연 필터(40)에 포집된 배기 가스 중의 입자상 물질의 잔류량이 배기 가스의 차압에 비례하기 때문에 매연 필터(40)에 잔류하는 입자상 물질의 양이 소정 이상으로 증가했을 때에 상기 차압 센서의 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 더 증가했을 때에는 DPF 케이스(38)를 착탈 분해하여 매연 필터(40)를 청소하여 입자상 물질을 인위적으로 제거하는 유지 보수 작업이 행해진다.
이어서, 배기 가스 정화 장치(2)에 있어서의 제 2 정화 장치(2b)에 대해서 이하에 설명한다. 제 2 정화 장치(2b)는 SCR 입구관(배기 가스 입구관)(52) 및 SCR 출구관(배기 가스 출구관)(53)을 갖는 SCR 케이스(배기 가스 정화 케이스)(54)를 구비한다. 이 SCR 케이스(54)는 DPF 케이스(38)와 마찬가지로 수평 방향으로 길게 연장된 대략 원통 형상으로 구성된다. 그리고, SCR 케이스(54)의 내부에 질소 산화물(NOx)을 환원시켜 질소로 변환하는 요소 선택 촉매 환원용 SCR 촉매(63)와, 질소 산화물(NOx)의 정화 반응에 기여한 암모니아를 질소로 변환하는 산화 촉매(64)를 배기 가스의 이동 방향으로 직렬로 정렬하고 있다. 또한, SCR 케이스(54)의 일측부를 소음기(41)에서 형성하고, 소음기(41)에는 테일 파이프(135)와 연결되는 SCR 출구관(53)을 설치하고 있다.
또한, 제 1 및 제 2 정화 장치(2a, 2b) 사이에 접속되는 요소 혼합관(172)은 DPF 케이스(38)의 배기 가스 이동 방향 하류측(이하, 간단히 「하류측」이라 함)의 측단면에 설치된 DPF 출구관(37)과 요소수 분사관(173)을 통해 연결된다. DPF 출구관(37)은 DPF 케이스(38)의 측면 방향으로부터 상향으로 굴곡된 엘보관 형상을 가짐으로써 DPF 케이스(38)의 상기 측단면으로부터 상향으로 배기 가스를 유도한다. 그리고, 요소수 분사관(173)의 배기 가스 입구측이 DPF 출구관(37)의 상방에 배치됨과 아울러 DPF 출구관(37)의 배기 가스 출구측에 대하여 사복(蛇腹) 형상의 플렉시블관(174)을 통해 접속된다.
또한, 금속제 플렉시블관(174)을 통해 DPF 출구관(37)과 연결된 요소수 분사관(173)은 SCR 입구관(52)을 향해 굴곡된 엘보관 형상을 갖는다. 이것에 의해 요소수 분사관(173)을 흐르는 배기 가스는 제 1 정화 장치(2a)로부터 배기되어 상방으로 흐른 후, SCR 입구관(52)을 향해 제 1 정화 장치(2a)에 있어서의 배기 가스 이동 방향과 평행하고, 또한 역방향으로 흐른다. 또한, 이 요소수 분사관(173)의 배기 가스 출구측을 요소 혼합관(172)의 일단측에 연결시킴과 아울러 요소 혼합관(172)의 타단측에 SCR 입구관(52)을 플랜지체(140)로 연결한다.
즉, 플렉시블관(174)과, 요소수 분사관(173)과, 요소 혼합관(172)을 통해 DPF 출구관(37)에 SCR 입구관(52)을 접속시키고, DPF 케이스(38)에 SCR 케이스(54)를 연통시켜 DPF 케이스(38)로부터 SCR 케이스(54)로 배기 가스를 이동시키도록 구성한다. 또한, 플렉시블관(174)은 사복 형상이며, 절곡 가능 및 신축 가능하게 형성되어 있다.
또한, 요소수 분사관(173)에는 요소 혼합관(172)에 요소를 공급하기 위해 요소수를 분무하는 요소수 분사 노즐(176)이 노즐 지지부(178)에 의해 지지되어 있다. 이 요소수 분사 노즐(176)은 요소수 탱크(도시 생략)에 저장된 요소수가 요소수 분사 전동 펌프(도시 생략)에 의해 압송됨으로써 요소 혼합관(172)을 향해 요소수를 분사한다. 또한, 요소 혼합관(172)의 내부를 향해 요소수 분사 노즐(176)로부터 분사된 요소수는 배기 가스 온도에서 가수분해되어 암모니아로서 생성된다.
상기 구성에 의해 요소수 분사 노즐(176)로부터 요소수가 요소수 분사관(173) 내에 분사되고, 요소수 분사관(173) 또는 요소 혼합관(172)의 내부에서 디젤 엔진(1)으로부터의 배기 가스에 요소수 분사 노즐(176)로부터의 요소수가 암모니아로서 혼합된다. 암모니아(요소수)가 혼합된 배기 가스는 SCR 케이스(54)(SCR 촉매(63), 산화 촉매(64))를 통과하여 배기 가스 중의 질소 산화 물질(NOx)이 저감되어 SCR 출구관(53)으로부터 외부로 방출된다.
이 때, 배기 가스 중에 요소수를 분무함으로써 배기 가스 중에 암모니아 가스가 생성되고, 그 암모니아 가스와 배기 가스가 혼합되어 SCR 입구관(52)으로부터 SCR 케이스(54) 내부에 도입된다. SCR 케이스(54) 내부에서는 암모니아 가스와 혼합된 배기 가스(혼합 가스)가 SCR 촉매(63)를 통과하고, 그 환원 반응에 의해 질소 산화 물질(NOx)이 질소로 변환된다. 또한, SCR 촉매(63)를 통과한 혼합 가스가 산화 촉매(64)를 통과하여 질소 산화 물질(NOx)의 정화 반응에 기여하지 않은 암모니아 가스를 질소로 변환한다. 이렇게 하여 혼합 가스가 촉매(63, 64)를 통과함으로써 배기 가스로부터 질소 산화 물질(NOx) 및 암모니아 가스가 제거된 후에 SCR 출구관(53)과 접속된 테일 파이프(135)에 의해 외부로 방출된다.
이어서, 도 7~도 9를 참조하여 배기 가스 정화 장치(2)의 부착 구조를 설명한다. 제 1 정화 장치(2a)에 있어서의 DPF 케이스(38)는 냉각팬(9)의 상방에 배치되는 제 1 지지 프레임(100) 상에 적재된다. 이 제 1 지지 프레임(100)은 기체 프레임(94)의 좌우 측벽부에 고착된 연결용 브래킷(101, 102)과 연결되어 기체 프레임(94)의 좌우 측벽부의 상방을 가교하도록 고정된다. 이것에 의해 연결용 브래킷(101, 102)을 통해 기체 프레임(94)과 연결된 제 1 지지 프레임(100)이 디젤 엔진(1) 후방의 냉각팬(9) 상에 배치된다.
이 때, 도 7~도 9에 나타내는 바와 같이 기체 프레임(94), 연결용 브래킷(101, 102) 및 제 1 지지 프레임(100)이 각각 볼트 체결됨으로써 서로 연결되는 것이어도 좋다. 또한, DPF 케이스(38)를 지지하는 지지 부재가 제 1 지지 프레임(100)과 연결용 브래킷(101, 102)이 일체가 되는 부재에 의해 구성되는 것이어도 좋다.
한편, DPF 케이스(38)는 하류측의 출구 협지 플랜지(45)에 연결 레그체(좌측 브래킷)(80)가 볼트 체결에 의해 착탈 가능하게 부착됨과 아울러 고정 레그체(우측 브래킷)(81)가 용접 고착된다. 이 때, 연결 레그체(80)의 부착 보스부가 출구 협지 플랜지(45)의 원호체에 설치된 관통 구멍 부착 레그체 체결부에 볼트 체결되어 부착된다. 또한, 고정 레그체(81)가 DPF 입구관(36)측에서 DPF 케이스(38)의 외주면에 대하여 용접으로 고착된다. 즉, 고정 레그체(81)가 DPF 케이스(38)의 입구측(상류측)에 설치되고, 연결 레그체(80)가 DPF 케이스(38)의 출구측(하류측)에 설치된다. 또한, 연결 레그체(80)는 출구 협지 플랜지(45)에 한정되지 않고, DPF 케이스(38)를 조립할 때에 체결되는 중앙 협지 플랜지 등의 별도의 협지 플랜지에 체결되는 것으로 해도 좋다.
이 DPF 케이스(38)의 외주에 설치된 연결 레그체(80) 및 고정 레그체(81) 각각이 기체 프레임(94)에 고정되어 있는 지지 프레임(100)의 상면에 볼트 체결된다. 이것에 의해 제 1 정화 장치(2a)는 지지 프레임(100)을 통해 기체 프레임(94)의 상방을 가교하도록 지지된다. 즉, 제 1 정화 장치(2a)는 디젤 엔진(1)으로부터 진동 전달이 억제되어 있는 기체 프레임(94)에 지지된다. 따라서, 디젤 엔진(1)에 의한 제 1 정화 장치(2a)로의 진동 전달을 방지할 수 있기 때문에 제 1 정화 장치(2a)의 내구성 향상이나 장수명화를 도모할 수 있다.
제 1 정화 장치(2a)의 DPF 입구관(36)과 중계관(66)을 연결하는 배기관(72)은 그 일부에 사복 형상의 플렉시블관(73)을 갖는다. 이 플렉시블관(73)이 배기관(72)에 설치됨으로써 디젤 엔진(1)과의 접속 경로가 되는 배기관(72)에 있어서 디젤 엔진(1)의 진동에 의거하는 부하를 플렉시블관(73)에서 흡수할 수 있다. 따라서, 배기관(72)의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 제 1 정화 장치(2a)를 디젤 엔진(1)의 진동으로부터 보호할 수 있다.
또한, 제 2 정화 장치(2b)에 있어서의 SCR 케이스(54)는 라디에이터(24)의 상방에 배치되는 제 2 지지 프레임(105) 상에 적재된다. 이 제 2 지지 프레임(105)은 기체 프레임(94)의 좌우 측벽부에 고착된 연결용 브래킷(106, 107)과 연결되어 기체 프레임(94)의 좌우 측벽부의 상방을 가교하도록 고정된다. 이것에 의해 연결용 브래킷(106, 107)을 통해 기체 프레임(94)과 연결된 제 2 지지 프레임(105)이 디젤 엔진(1) 후방에서 냉각팬(9)에 대면하는 라디에이터(24) 상에 배치된다.
이 때, 연결용 브래킷(106, 107) 및 제 2 지지 프레임(105)은 연결용 브래킷(101, 102) 및 제 1 지지 프레임(100)과 마찬가지로 볼트 체결됨으로써 서로 고정됨과 아울러 기체 프레임(94)에 지지되는 것으로 해도 좋다. 또한, SCR 케이스(38)를 지지하는 지지 부재가 제 2 지지 프레임(105)과 연결용 브래킷(106, 107)이 일체가 되는 부재에 의해 구성되는 것이어도 좋다.
한편, SCR 케이스(54)는 DPF 케이스(38)와 마찬가지로 하류측의 출구 협지 플랜지(74)에 연결 레그체(좌측 브래킷)(82)가 볼트 체결에 의해 착탈 가능하게 부착됨과 아울러 고정 레그체(우측 브래킷)(83)가 용접 고착된다. 즉, 고정 레그체(83)가 SCR 케이스(54)의 입구측(상류측)에 설치되고, 연결 레그체(82)가 SCR 케이스(54)의 출구측(하류측)에 설치된다. 그리고, SCR 케이스(54)의 외주에 설치된 연결 레그체(82) 및 고정 레그체(8) 각각이 기체 프레임(94)에 고정되어 있는 지지 프레임(105)의 상면에 볼트 체결된다.
이것에 의해 제 2 정화 장치(2b)에 대해서도 지지 프레임(105)을 통해 기체 프레임(94)의 상방을 가교하도록 지지된다. 즉, 제 2 정화 장치(2b)도 제 1 정화 장치(2a)와 마찬가지로 디젤 엔진(1)으로부터 진동 전달이 억제되어 있는 기체 프레임(94)에 지지되기 때문에 디젤 엔진(1)에 의한 진동 전달을 방지할 수 있어 제 2 정화 장치(2b)의 내구성 향상이나 장수명화를 도모할 수 있다.
또한, 상기와 같이 제 1 정화 장치(2a)와 제 2 정화 장치(2b)의 연결 부분의 도중에 플렉시블관(174)을 배치하는 구성으로 했지만, 제 1 정화 장치(2a) 및 제 2 정화 장치(2b)가 함께 동일 진동계의 기체 프레임(94)에 지지되는 점으로부터 플렉시블관(174)을 생략한 구성으로 해도 좋다. 즉, 제 1 정화 장치(2a)의 DPF 출구관(37)은 요소수 분사관(173)과 직접 연결됨과 아울러 이 요소수 분사관(173)과 연결되는 요소 혼합관(172)에 제 2 정화 장치(2b)의 SCR 입구관(52)이 연결되는 구성으로 해도 상관없다.
상기와 같은 구조에 의해 배기 가스 정화 장치(2)가 지지될 때, 지지 프레임(100)이 냉각팬(9)의 최상단부보다 높은 위치에 배치됨과 아울러 지지 프레임(105)이 지지 프레임(100)보다 높은 위치에 배치된다. 이것에 의해 기체 프레임(94) 및 지지 프레임(100)를 통해 냉각팬(24)의 최상단부보다 DPF 케이스(38)를 높은 위치에 지지시킴과 아울러 기체 프레임(94) 및 지지 프레임(105)을 통해 DPF 케이스(38)보다 SCR 케이스(54)를 더 높은 위치에 지지시키도록 구성하고 있다.
이어서, 도 5에 나타내는 바와 같이 배기 매니폴드(7)에 EGR 가스 인출관(61)을 일체적으로 형성한다. 또한, 배기 매니폴드(7)에 관 이음 부재(62)를 볼트 체결한다. EGR 쿨러(29)의 EGR 가스 입구부를 EGR 가스 인출관(61)으로 지지함과 아울러 재순환 배기 가스관(30)을 접속하는 관 이음 부재(62)로 EGR 쿨러(29)의 EGR 가스 출구부를 지지함으로써 EGR 쿨러(29)는 실린더 블록(4)(구체적으로는 좌측면)으로부터 이간하여 배치된다.
한편, 도 5, 도 7, 도 9에 나타내는 바와 같이 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 통해 엘보 형상의 중계관(66)에 착탈 가능하게 연결되어 있다. 배기 스로틀 장치(65)는 배기(3)를 내장하는 스로틀 밸브 케이스(68)와, 배기 스로틀 밸브를 개동 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 상기 배기 스로틀 밸브의 회전축과 기어 등으로 연동 가능하게 구성된다.
배기 매니폴드(7)의 배기 출구에 스로틀 밸브 케이스(68)를 상재하고, 스로틀 밸브 케이스(68)에 중계관(66)을 상재하여 4개의 볼트로 배기 매니폴드(7)의 배기 출구체에 스로틀 밸브 케이스(68)를 통해 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. 배기관(72)을 통해 DPF 입구관(36)에 중계관(66)의 횡향 개구부를 연결한다. 따라서, 상기 배기 가스 정화 장치(2)에 중계관(66) 및 배기 스로틀 장치(65)를 통해 배기 매니폴드(7)가 접속된다. 배기 매니폴드(7)의 출구부로부터 DPF 입구관(36)을 통해 배기 가스 정화 장치(2) 내로 이동한 배기 가스는 배기 가스 정화 장치(2)에서 정화된 후, SCR 출구관(53)으로부터 테일 파이프(135)로 이동하여 최종적으로 기외로 배출되게 된다.
상기 구성에 의해 상기 차압 센서로 검출된 압력차에 의거하여 배기 스로틀 장치(65)의 상기 모터를 작동시킴으로써 매연 필터(40)의 재생 제어가 실행된다. 즉, 매연이 매연 필터(40)에 퇴적되었을 때에는 배기 스로틀 장치(65)의 상기 배기 스로틀 밸브를 폐동하는 제어에 의해 디젤 엔진(1)의 배기압을 높게 함으로써 디젤 엔진(1)으로부터 배출되는 배기 가스 온도를 고온으로 상승시켜 매연 필터(40)에 퇴적된 매연을 연소한다. 그 결과, 매연이 소실되어 매연 필터(40)가 재생된다.
또한, 부하가 작아 배기 가스의 온도가 낮아지기 쉬운 작업(매연이 퇴적되기 쉬운 작업)을 계속해서 행해도 배기 스로틀 장치(65)를 배기압의 강제 상승에 의해 배기 승온 기구로서 작용시켜 매연 필터(40)를 재생할 수 있어 배기 가스 정화 장치(2)의 배기 가스 정화 능력을 적정하게 유지할 수 있다. 또한, 매연 필터(40)에 퇴적된 매연을 연소시키기 위한 버너 등도 불필요해진다. 또한, 배기 가스 정화 장치(2)의 배기 가스 정화 능력을 유지시키는 배기 승온 기구로서 보내어지는 배기 가스 온도를 직접 높이기 위한 히터를 구비하는 것으로 해도 좋다. 또한, 엔진(1)시동 시에도 배기 스로틀 장치(65)의 제어에 의해 디젤 엔진(1)의 배기압을 높게 함으로써 디젤 엔진(1)으로부터의 배기 가스의 온도를 고온으로 하여 디젤 엔진(1)의 난기를 촉진할 수 있다.
상기와 같이 배기 스로틀 장치(65)가 상향으로 개구시킨 배기 매니폴드(7)의 배기 출구에 스로틀 밸브 케이스(68)의 배기 가스 취입측을 체결함으로써 배기관(72)이 스로틀 밸브 케이스(68)를 통해 배기 매니폴드(7)에 접속된다. 따라서, 고강성의 상기 배기 매니폴드(7)에 배기 스로틀 장치(65)를 지지할 수 있어 배기 스로틀 장치(65)의 지지 구조를 고강성으로 구성할 수 있는 것이면서, 예를 들면 배기 매니폴드(7)에 중계관(66)을 통해 스로틀 밸브 케이스(68)를 접속하는 구조에 비해 배기 스로틀 장치(65)의 배기 가스 취입측의 용적을 축소하여 배기 매니폴드(7) 내의 배기압을 고정밀도로 조절할 수 있다. 예를 들면, 배기 가스 정화 장치(2) 등에 공급하는 배기 가스의 온도를 배기 가스의 정화에 적절한 온도로 간단히 유지할 수 있다.
또한, 배기 매니폴드(7)의 상면측에 스로틀 밸브 케이스(68)를 체결하고, 스로틀 밸브 케이스(68)의 상면측에 엘보 형상의 중계관(66)을 체결하고, 배기 매니폴드(7)에 대하여 스로틀 밸브 케이스(68)와 중계관(66)을 다층 형상으로 배치하여 최상층부의 중계관(66)에 배기관(72)을 연결하고 있다. 따라서, 배기 스로틀 장치(65)의 지지 자세를 변경하는 일 없이, 또한 중계관(66)의 수단을 변경하는 일 없이, 예를 들면 배기 가스 정화 장치(2)의 부착 위치 등에 맞춰 중계관(66)의 부착 자세(배기관(72)의 연결 방향)를 변경할 수 있다.
또한, 배기 매니폴드(7)의 배기 출구를 상향으로 개구하고, 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 냉각용 EGR 쿨러(29)를 배치하고 있다. 따라서, 엔진(1)의 일측면을 따라 배기 매니폴드(7)와, 배기 스로틀 장치(65)와, EGR 쿨러(29)를 컴팩트하게 설치할 수 있는 것이면서, 예를 들면 배기 가스 정화 장치(2)의 배치 등에 대응하여 스로틀 밸브 케이스(68)의 스로틀 밸브 가스 출구로부터 횡향으로 또는 상향으로 배기관(72)을 연장 설치할 수 있다. 따라서, 작업 차량의 엔진룸 내외(디젤 엔진(1) 이외의 구성 부품)에 배기 가스 정화 장치(2)를 기능적으로 지지할 수 있다. 또한, 배기 매니폴드(7)의 외측면을 이용하여 배기 스로틀 장치(65) 및 EGR 쿨러(29)에 접속하는 냉각수 배관(스로틀 출구측 파이프(77), 스로틀 입구측 파이프(78) 등)을 컴팩트하게 지지할 수 있다.
한편, 디젤 엔진(1)의 좌측방(배기 매니폴드(7)측)에 EGR 쿨러(29) 및 배기 스로틀 장치(65)에 냉각수 펌프(21)를 접속하는 냉각수 배관 경로(가요성 냉각수 리턴 호스(75), 중간 파이프(76), 스로틀 출구측 파이프(77), 스로틀 입구측 파이프(78), 냉각수 인출 호스(79) 등)를 설치한다. 냉각수 펌프(21)로부터의 냉각수는 디젤 엔진(1)의 수냉부에 공급될 뿐만 아니라 그 일부를 EGR 쿨러(29) 및 배기 스로틀 장치(65)로 보내도록 구성되어 있다.
상기 리턴 호스(75)에 합금제 중간 파이프(76)의 일단측을 접속시켜 합금제 중간 파이프(76)의 타단측에 가요성 호스(76a)를 통해 합금제 스로틀 출구측 파이프(77)의 일단측을 접속한다. 배기 스로틀 장치(65)의 수냉 케이스(70)에 스로틀 출구측 파이프(77)의 타단측을 가요성 호스(도시 생략) 등을 통해 접속함과 아울러 수냉 케이스(70)에 합금제 스로틀 입구측 파이프(78)의 일단측을 가요성 호스(도시 생략) 등을 통해 접속하고, EGR 쿨러(29)의 냉각수 배수구에 스로틀 입구측 파이프(78)의 타단측을 가요성 호스(도시 생략) 등을 통해 접속한다. 또한, EGR 쿨러(29)의 냉각수 취입구가 냉각수 인출 호스(79)를 통해 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, 76a, 79) 및 상기 각 파이프(76~78) 등으로 형성되는 냉각수 유통 경로 중에서는 냉각수 펌프(21)와 EGR 쿨러(29) 사이에 배기 스로틀 장치(65)가 배치된다. EGR 쿨러(29)의 상류측에 배기 스로틀 장치(65)가 위치하고 있다. 냉각수 펌프(21)로부터의 냉각수의 일부는 실린더 블록(4)으로부터 EGR 쿨러(29)를 통해 배기 스로틀 장치(65)에 공급되어 순환하게 된다.
이와 같이 냉각수의 일부가 공급되는 배기 스로틀 장치(65)는 스로틀 출구측 파이프(77)로부터 냉각수가 공급됨과 아울러 스로틀 입구측 파이프(78)에 냉각수를 배출한다. 따라서, 수냉 케이스(70)로의 냉각수의 급수 위치와 배수 위치가 스로틀 밸브 케이스(68) 내를 흐르는 배기 가스의 흡기 위치와 배기 위치와 반대가 된다. 즉, 수냉 케이스(70)의 냉각수의 급수 위치가 배수 위치에 비해 상측이 되기 때문에 수냉 케이스(70) 내를 흐르는 냉각수의 역류를 보다 확실히 방지할 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하여 포크리프트카(120)에 상기 디젤 엔진(1)을 탑재한 구조를 설명한다. 도 10 및 도 11에 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) 전방측부에는 하역 작업을 위한 포크(126)을 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)용 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 이동시켜 화물을 실은 팔렛트(도시 생략)를 포크(126)에 상재시키고, 주행 기체(124)를 전후진 이동시켜 상기 팔렛트의 운반 등의 하역 작업을 실행하도록 구성하고 있다.
이 포크리프트카(120)에 있어서 엔진(1)은 조종 좌석(128)의 하측에 배치됨과 아울러 제 1 정화 장치(2a)와 제 2 정화 장치(2b)가 연결된 배기 가스 정화 장치(2)가 엔진(1)의 후방 상측에 배치된다. 즉, 엔진(1)의 후방에 설치한 냉각팬(9)의 상방에 제 1 정화 장치(2a)가 배치된다. 그리고, 이 제 1 정화 장치(2a)와 요소 혼합관(172)을 통해 연결되는 제 2 정화 장치(2b)가 엔진(1) 후방에 배치된 라디에이터(24) 상방에 배치된다.
또한, 엔진(1)의 후방에는 냉각팬(9)에 대치하는 위치에 라디에이터(24)가 배치되고, 엔진(1)의 좌측방에 접속되는 에어 클리너(32)가 엔진(1)의 좌측 후방이 되는 라디에이터(24)의 좌측방에 배치된다. 이렇게, 조종 좌석(128) 하측 및 후방에 배치되는 엔진(1), 배기 가스 정화 장치(2), 라디에이터(24) 및 에어 클리너(32)는 카운터 웨이트(131)의 상측에 배치되는 보닛(136)에 의해 덮인다. 그리고, 보닛(136)은 보닛(136) 내의 엔진(1)이나 배기 가스 정화 장치(2)로 작업자가 액세스 가능해지도록 그 후방이 개폐 가능하게 구성된다.
디젤 엔진(1)은 플라이휠 하우징(10)이 주행 기체(124)의 전방부측에 위치하도록 배치되어 있다. 즉, 엔진(1)의 크랭크축(3)의 방향이 작업부(127)와 카운터 웨이트(131)가 정렬되는 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 적당히 변속되어 전륜(122) 및 후륜(123)이나 포크(126)의 유압 구동원(133)에 전달되게 된다.
상술한 실시형태에 있어서의 엔진 장치는 도 5~도 9에 나타내는 바와 같이 배기 가스 정화 장치(2)가 기체 프레임(94)에 접속되는 구성으로 했다. 이것에 의해 배기 가스 정화 장치(2)가 디젤 엔진(1)의 진동으로부터 단절된 구조물로 지지되게 된다. 따라서, 상술한 바와 같이 배기관(72)에 플렉시블관(73)을 설치하여 디젤 엔진(1)의 진동이 배기관(72)으로부터 배기 가스 정화 장치(2)에 전달되는 것을 억제하고 있다.
이하, 본원 발명의 별도의 실시형태(제 2 실시형태)에 의한 엔진 장치에 대해서 도 12 및 도 13을 참조하여 설명한다. 또한, 도 12 및 도 13에 나타내는 구성에 있어서 도 1~도 9와 동일한 목적으로 사용하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 있다. 본 실시형태의 엔진 장치는 상술한 실시형태에 있어서의 엔진 장치(도 5~도 9 참조)와 다르고, 배기 가스 정화 장치(2) 내의 제 1 정화 장치(2a)가 디젤 엔진(1)에 고정된 구성이 된다. 따라서, 이하에서는 배기 가스 정화 장치(2)의 고정 구조에 대해서 설명한다.
도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이 배기 가스 정화 장치(2) 중 제 1 정화 장치(2a)는 디젤 엔진(1)의 실린더 헤드(5)에 세워 설치한 제 1 지지 레그체(181)와 제 2 지지 레그체(182)에 의해 지지된다. 즉, 실린더 헤드(5)의 대향하는 좌우 측면에 제 1 지지 레그체(181)와 제 2 지지 레그체(182)를 세워 설치하여 실린더 헤드(5)를 걸치는 자세로 DPF 케이스(38)를 지지한다. 이 때, DPF 케이스(38)는 제 1 지지 레그체(181)에 의해 DPF 입구관(36)측이 지지됨과 아울러 제 2 지지 레그체(182)에 의해 DPF 출구관(37)측이 지지된다. 또한, DPF 케이스(38)는 실린더 헤드(5)의 상방에 제 1 지지 레그체(81)과 제 2 지지 레그체(82)를 통해 착탈 가능하게 고착되어 있다.
이 배기 가스 정화 장치(2)에 있어서 제 1 정화 장치(2a)의 지지 구조가 상술한 바와 같이 디젤 엔진(1)에 의해 일체화된 구조가 된다. 따라서, 제 1 정화 장치(2a)의 DPF 입구관(36)과 디젤 엔진(1)의 중계관(66)을 연결하는 배기관(72)은 진동 전달을 방지하는 구성이 불필요해져 플렉시블관(73)을 생략한 구성으로 할 수 있다. 또한, 제 1 정화 장치(2a)를 디젤 엔진(1)에 일체로서 조립할 수 있기 때문에 엔진 조립 공장에서 제 1 정화 장치(2a)를 디젤 엔진(1)에 조립하여 출하할 수 있다.
한편, 제 1 정화 장치(2a)와 연결되는 제 2 정화 장치(2b)는 디젤 엔진(1)과 다른 진동계가 되는 기체 프레임(94)에 지지된다. 그러나, 제 1 정화 장치(2a)와의 연결 도상에 있어서 플렉시블관(174)이 접속되기 때문에 디젤 엔진(1)으로부터의 진동 전달이 억제된다. 따라서, 요소 혼합관(172) 및 요소수 분사관(173)의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 제 2 정화 장치(2b)를 디젤 엔진(1)의 진동으로부터 보호할 수 있다.
또한, 상술한 각 실시형태에 있어서 배기 가스 정화 장치(2)(도 1~도 9 참조)로서 제 1 정화 장치(DPF)와 제 2 정화 장치(SCR)를 연결시킨 구성을 예로서 본원 발명을 설명했지만, 제 1 정화 장치(DPF)만으로 구성되는 것이어도 상관없다. 이하, 본원 발명의 또다른 별도의 실시형태(제 3 실시형태)로서 도 14~도 17을 참조하여 설명한다. 또한, 도 14~도 17에 나타내는 구성에 있어서 도 1~도 9와 동일한 목적으로 사용하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.
본 실시형태의 엔진 장치는 상술한 실시형태에 있어서의 엔진 장치(도 5~도 9 참조)와 달리 제 1 정화 장치(2c)(DPF)만으로 구성되는 배기 가스 정화 장치(2x)를 갖는다. 즉, 배기 가스 정화 장치(2x)는 제 1 실시형태에 있어서의 배기 가스 정화 장치(2)(도 5~도 9 참조)로부터 제 2 정화 장치(2b)(SCR), 요소 혼합관(172), 요소수 분사관(173), 플렉시블관(174) 및 요소수 분사 노즐(176)이 생략된 구성이 된다.
그리고, 이 배기 가스 정화 장치(2x)에 있어서의 제 1 정화 장치(2c)는 그 일측부를 소음기(41)에서 형성하는 DPF 케이스(38a)를 가짐과 아울러 소음기(41)에 테일 파이프(135)와 연결되는 DPF 출구관(37)이 설치된다. 이 제 1 정화 장치(2c)는 이 배기 가스 출구측의 구성 이외에 대해서는 제 1 실시형태에 있어서의 제 1 정화 장치(2a)와 마찬가지가 된다.
이와 같이 제 1 정화 장치(2c)만으로 구성되는 배기 가스 정화 장치(2x)의 부착 구조는 도 16 및 도 17에 나타내는 바와 같이 기체 프레임(94)의 좌우 측벽부에 고착된 연결용 브래킷(101, 102)과 연결한 제 1 지지 프레임(100)에 의해 제 1 정화 장치(2c)가 냉각팬(9)의 상방에 배치된 구조가 된다. 즉, 기체 프레임(94)의 좌우 측벽부를 가교하도록 지지된 제 1 지지 프레임(100) 상면에 DPF 케이스(38x)의 연결 레그체(80) 및 고정 레그체(81)가 볼트 체결되어 제 1 정화 장치(2c)가 냉각팬(9)의 상방에서 지지된다.
또한, 제 1 정화 장치(2c)의 DPF 입구관(36)과 중계관(66)을 연결하는 배기관(72)이 제 1 실시형태와 마찬가지로 그 일부에 사복 형상의 플렉시블관(73)을 가짐으로써 디젤 엔진(1)의 진동에 의거하는 부하를 플렉시블관(73)에서 흡수할 수 있다. 배기관(72)의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 제 1 정화 장치(2c)를 디젤 엔진(1)의 진동으로부터 보호할 수 있다.
이와 같이 구성되는 엔진 장치를 탑재한 작업 기계로서 도 14~도 16에 나타내는 휠로더(211)를 일례로 들 수 있다. 본 실시형태(제 3 실시형태)에 있어서도 제 1 실시형태와 마찬가지로 조종 좌석(219) 하측 및 후방에 배치되는 엔진(1), 배기 가스 정화 장치(2), 라디에이터(24) 및 에어 클리너(32)가 배치된다. 그리고, 이들 엔진(1), 배기 가스 정화 장치(2), 라디에이터(24) 및 에어 클리너(32)는 카운터 웨이트(215)의 상측에 배치되는 보닛(220)에 의해 덮인다.
또한, 보닛(220)은 제 1 실시형태와 마찬가지로 그 전방의 시트 프레임(221)의 상측에는 조종 좌석(219)이 착탈 가능하게 설치됨과 아울러 그 후방에는 시트 프레임(221)의 상면보다 상방으로 돌출시킨 보닛 커버(돌출 커버부)(229)를 구비한다. 그리고, 보닛 커버(229)는 도 16에 나타내는 바와 같이 카운터 웨이트(215) 상측에 배치됨으로써 엔진(1) 후방에 배치되는 배기 가스 정화 장치(2x)를 덮음과 아울러 개폐 가능하게 구성된다.
따라서, 보닛 커버(229)를 닫았을 때, 보닛 커버(229)가 엔진(1) 후방 상측에 배치되는 배기 가스 정화 장치(2x)를 덮기 때문에 비바람 등에 기인하는 배기 가스 정화 장치의 온도 저하를 억제할 수 있어 배기 가스 정화 장치를 적정 온도로 유지하기 쉽다. 한편, 보닛 커버(229)를 개방했을 때, 엔진(1) 후방 상측에 배치되는 배기 가스 정화 장치(2x)로의 액세스가 용이해지기 때문에 유지 보수 작업을 행하기 쉽다.
또한, 본 실시형태에 있어서 제 1 실시형태와 마찬가지로 제 1 정화 장치(2c)가 디젤 엔진(1)과 진동계가 다른 기체 프레임(94)으로 지지되는 것으로 했지만, 제 2 실시형태와 마찬가지로 디젤 엔진(1)과 일체로 연결되는 구성으로 해도 상관없다. 즉, 실린더 헤드(5)의 대향하는 좌우 측면에 세워 설치한 제 1 및 제 2 지지 레그체(181, 182)에 의해 DPF 케이스(38a)를 지지함으로써 제 1 정화 장치(2c)의 지지 구조가 디젤 엔진(1)에 의해 일체화된 구조로 된다.
이하, 도 18~도 27을 참조하여 본원 발명의 엔진 장치 및 상기 엔진 장치를 구비하는 작업 기계의 제 4 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다. 또한, 이하에서는 본 실시형태에 있어서의 작업 기계로서 로더 장치를 작업부로서 구비하는 휠로더를 일례로 들어 그 구성의 상세를 설명한다. 또한, 본 실시형태의 기재에 있어서 앞서 나타낸 실시형태와 동일한 목적으로 사용하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 18~도 20에 나타내는 바와 같이 이 휠로더(211)에 있어서 엔진(1)은 조종 좌석(219)의 하측에서, 플라이휠 하우징(10)이 주행 기체(216)의 전방부측에 위치하도록 배치된다. 즉, 엔진(1)은 엔진 출력축의 방향이 로더 장치(212)와 카운터 웨이트(215)가 정렬하는 전후 방향을 따르도록 엔진(1)이 배치되어 있다. 그리고, 이 엔진(1)의 우측방 상방부에 연속 재생식 배기 가스 정화 장치(2)(디젤 파티큘레이터 필터)가 배치된다.
즉, 배기 가스 정화 장치(2)는 엔진(1)의 출력축(크랭크축)과 평행한 전후 방향으로 길게 연장된 대략 원통 형상으로 구성됨과 아울러 엔진(1)의 배기 매니폴드(7)(도 4 참조) 상에 배치된다. 이 배기 가스 정화 장치(2)의 후방측 단면에 한쪽 단부가 접속되는 배기관(72)이 엔진(1)의 후방에서 엔진(1) 하방을 향해 굴곡된 구성을 갖고, 카운터 웨이트(215)의 하측에 배치되는 테일 파이프(135)와 다른쪽 단부에서 접속된다.
또한, 엔진(1)은 그 좌측방에서 프레쉬 에어(외부 공기)를 흡인하는 에어 클리너(32)와 연결한다. 즉, 에어 클리너(32)는 엔진(1)을 사이에 두고 배기 가스 정화 장치(2)의 반대측이 되는 위치에 배치되고, 에어 클리너(32)와 배기 가스 정화 장치(2)가 이간된 위치에 배치되게 된다. 따라서, 수지 성형품 등으로 구성되어 열적으로 약한 에어 클리너(32)가 배기 가스 정화 장치(2)로부터의 배기열에 의한 변형 등이라는 영향이 미치는 것을 억제할 수 있다.
이어서, 도 21~도 25를 참조하여 본원 발명의 엔진 장치에 대해서 상기 휠로더(21) 등의 작업 기계에 원동기로서 탑재되는 디젤 엔진(1)을 예로 들어 이하에 설명한다. 엔진(1)에 EGR 쿨러(29)가 배치될 때, 배기 매니폴드(7)에 EGR 가스 인출관(61)을 일체적으로 형성한다. 또한, 배기 매니폴드(7)에 관 이음 부재(62)를 볼트 체결한다. EGR 쿨러(29)의 EGR가스 입구부를 EGR 가스 인출관(61)으로 지지함과 아울러 재순환 배기 가스관(30)을 접속하는 관 이음 부재(62)로 EGR 쿨러(29)의 EGR가스 출구부를 지지함으로써 EGR 쿨러(29)는 실린더 블록(4)(구체적으로는 좌측면)으로부터 이간되어 배치된다.
또한, 배기 매니폴드(7)의 배기 출구를 상향으로 개구하고, 배기 매니폴드(7)의 하방에 EGR 가스 냉각용 EGR 쿨러(29)를 배치하고 있다. 따라서, 엔진(1)의 일측면을 따라 배기 매니폴드(7)와 EGR 쿨러(29)를 컴팩트하게 설치할 수 있다. 그리고, 디젤 엔진(1)의 우측방(배기 매니폴드(7)측)에 EGR 쿨러(29)에 냉각수 펌프(21)를 접속하는 냉각수 배관 경로를 설치한다. 이것에 의해 냉각수 펌프(21)로부터의 냉각수는 디젤 엔진(1)의 수냉부에 공급될 뿐만 아니라 그 일부를 EGR 쿨러(29)로 보내도록 구성되어 있다.
즉, 냉각수 펌프(21)와 연결하는 리턴 호스(75)에 합금제 중간 파이프(76)의 일단측을 접속하고, 합금제 중간 파이프(76)의 타단측에 가요성 호스(76a)를 통해 접속된다. 그리고, EGR 쿨러(29)의 냉각수 취입구가 냉각수 인출 호스(79)를 통해 실린더 블록(4)에 접속되어 있다. 따라서, 냉각수 펌프(21)로부터의 냉각수의 일부가 실린더 블록(4)으로부터 EGR 쿨러(29)에 공급되어 순환한다.
이어서, 도 21~도 27을 참조하여 배기 가스 정화 장치(2)에 대해서 설명한다. 배기 가스 정화 장치(2)는 디젤 엔진(1)의 출력축(크랭크축)과 평행한 전후 방향으로 길게 연장된 대략 원통 형상으로 구성되어 배기 매니폴드(7) 상에 배치된다. 배기 가스 정화 장치(2)의 전후 양측(배기 가스 이동 방향 상류측과 하류측)에는 정화 입구관(배기 가스 입구관)(36)과 정화 출구관(배기 가스 출구관)(37)이 디젤 엔진(1)의 전후로 나누어 설치되어 있다. 그리고, 배기 가스 정화 장치(2)의 배기 가스 취입측인 정화 입구관(36)이 디젤 엔진(1)의 배기 매니폴드(7)에 착탈 가능하게 볼트 체결되고, 배기 가스 정화 장치(2)의 배기 가스 배출측인 정화 출구관(37)에는 배기관(72)을 통해 테일 파이프(135)가 접속된다.
도 26에 나타내는 바와 같이 배기 가스 정화 장치(2)는 내열 금속 재료제인 정화 케이싱으로서의 배기 가스 정화 케이스(DPF 케이싱)(38)에 원통형 내측 케이스(304, 320)를 통해, 예를 들면 백금 등의 디젤 산화 촉매(39)와 벌집 구조의 매연 필터(40)를 직렬로 정렬하여 수용한 구조가 되어 있다. 그리고, 배기 가스 정화 케이스(38)의 후방측 부분을 소음기(41)에서 형성하고, 소음기(41)에는 그 후방측 단면에 있어서 정화 출구관(37)이 배기관(72)과 연결된다.
또한, 도 21~도 25에 나타내는 바와 같이 배기 가스 정화 장치(2)는 지지체로서의 플랜지측 브래킷 레그(80)(제 1 브래킷 레그) 및 케이싱측 브래킷 레그(81)(제 2 브래킷 레그)를 통해 디젤 엔진(1)의 실린더 헤드(5) 및 배기 매니폴드(7)에 부착되어 있다. 이 경우, 플랜지측 브래킷 레그(80)의 기단측은 배기 가스 정화 케이스(38)의 외주측에 있는 출구 협지 플랜지(353)에 착탈 가능하게 볼트 체결되어 있다. 또한, 케이싱측 브래킷 레그(81)의 기단측은 배기 가스 정화 케이스(38)의 촉매 외측 리드(309)에 착탈 가능하게 볼트 체결되어 있다.
그리고, 플랜지측 브래킷 레그(80)는 그 선단측에 있어서 실린더 헤드(5)에 있어서의 배기 매니폴드(7)측의 측면에 볼트 체결됨과 아울러 보조 브래킷(80a)을 통해 실린더 헤드(5)에 있어서의 냉각팬(9)측의 측면에도 볼트 체결된다. 이것에 의해 플랜지측 브래킷(80)의 선단측은 실린더 헤드(5)에 있어서의 냉각팬(9)측의 측면 및 배기 매니폴드(7)측의 측면에 착탈 가능하게 볼트 체결되어 있다. 이 때, 플랜지측 브래킷(80)은 보조 브래킷(80a)과 일체로 구성되는 것이어도 상관없다.
또한, 케이싱측 브래킷 레그(81)의 선단측은 보조 브래킷(81a)을 통해 실린더 헤드(5)에 있어서의 플라이휠 하우징(10)측의 측면에 착탈 가능하게 볼트 체결되어 있다. 이 때, 케이싱측 브래킷 레그(81)는 플랜지측 브래킷 레그(80)와 마찬가지로 보조 브래킷(81a)과 일체로 구성되는 것이어도 상관없다.
배기 매니폴드(7)의 출구부에 정화 입구관(36)의 입구 플랜지체(317)를 체결시킴으로써 배기 매니폴드(7)에 정화 입구관(36)을 통해 배기 가스 정화 장치(2)를 연통 접속하고 있다. 그 결과, 각 브래킷 레그(80, 81)에 의해 디젤 엔진(1)에 연결된 배기 가스 정화 장치(2)는 디젤 엔진(1)의 고강성 부품인 배기 매니폴드(7) 및 실린더 헤드(5)에 안정적으로 연결 지지되게 된다. 따라서, 진동 등에 의한 배기 가스 정화 장치(2)의 손상 억제를 도모할 수 있다.
상기 구성에 있어서 디젤 엔진(1)의 배기 가스는 디젤 엔진(1)의 배기 매니폴드(7)로부터 배기 가스 정화 케이스(38) 내의 디젤 산화 촉매(39)측에 유입하여 디젤 산화 촉매(39)로부터 매연 필터(40)측으로 이동하여 정화 처리된다. 배기 가스 중의 입자상 물질은 매연 필터(40)에 있어서의 각 셀 사이의 다공질 형상의 구획벽을 빠져 나갈 수 없다. 즉, 배기 가스 중의 입자상 물질은 매연 필터(40)에 포집된다. 그 후, 디젤 산화 촉매(39) 및 매연 필터(40)를 통과한 배기 가스가 테일 파이프(135)로부터 방출된다.
배기 가스가 디젤 산화 촉매(39) 및 매연 필터(40)를 통과할 때에 배기 가스의 온도가 재생 가능 온도(예를 들면, 약 300℃ 정도)를 초과하고 있으면 디젤 산화 촉매(39)의 작용에 의해 배기 가스 중의 NO(일산화질소)가 불안정적인 NO2(이산화질소)로 산화된다. 그리고, NO2가 NO로 돌아올 때에 방출되는 O(산소)에 의해 매연 필터(40)에 포집된 입자상 물질이 산화 제거된다. 또한, 매연 필터(40)에 입자상 물질이 퇴적된 경우에는 재생 가능 온도 이상으로 배기 가스 온도를 유지하면 입자상 물질이 산화 제거되기 때문에 매연 필터(40)의 입자상 물질의 포집 능력이 회복(매연 필터(40)가 재생)되게 된다.
도 26 및 도 27에 나타내는 바와 같이 디젤 산화 촉매(39)는 내열 금속 재료제이며, 대략 원통형의 촉매 내측 케이스(304) 내에 설치되어 있다. 촉매 내측 케이스(304)는 내열 금속 재료제이며, 대략 원통형의 촉매 외측 케이스(305) 내에 설치되어 있다. 즉, 디젤 산화 촉매(39)의 외측에 세라믹 섬유제이며, 매트 형상의 촉매 단열재(306)를 통해 촉매 내측 케이스(304)를 피감(被嵌)시키고 있다. 디젤 산화 촉매(39)와 촉매 내측 케이스(304) 사이에 촉매 단열재(306)를 압입하여 디젤 산화 촉매(39)를 보호하고 있다. 또한, 촉매 내측 케이스(304)의 외측에 절단면이 대략 S자 형상인 박판제 지지체(307)를 통해 촉매 외측 케이스(305)를 피감시키고 있다. 촉매 외측 케이스(305)는 상술한 배기 가스 정화 케이스(38)를 구성하는 요소 중 하나이다. 촉매 내측 케이스(304)에 전달되는 촉매 외측 케이스(305)의 응력(기계 진동이나 변형력)은 박판제 지지체(307)에서 저감되게 된다.
촉매 내측 케이스(304) 및 촉매 외측 케이스(305)의 일측단부에 원판 형상 촉매 내측 리드(308)를 용접으로 고착하고, 이 촉매 내측 리드(308)의 외면측에 촉매 외측 리드(9)가 볼트 및 너트로 체결되어 있다. 그리고, 디젤 산화 촉매(38)의 가스 유입측 단면(38a)과 촉매 내측 리드(308)가 일정 거리(L1)만큼 이간되어 있어 가스 유입측 단면(302a)과 촉매 내측 리드(308) 사이에 배기 가스 유입 공간(311)이 형성된다. 또한, 촉매 내측 케이스(304) 및 촉매 외측 케이스(305)에는 배기 가스 유입 공간(311)에 면하는 배기 가스 유입구(312)를 개구시키고 있다. 촉매 외측 케이스(305)에 있어서의 배기 가스 유입구(312)의 개구 가장자리는 촉매 내측 케이스(304)를 향해 절곡 형성되어 있다. 상기 절곡 가장자리에 의해 촉매 내측 케이스(304)의 개구 가장자리와 촉매 외측 케이스(305)의 개구 가장자리 사이의 간극을 폐쇄하고 있기 때문에 촉매 내측 케이스(304)와 촉매 외측 케이스(305) 사이에 배기 가스가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이 배기 가스 유입구(312)가 형성된 촉매 외측 케이스(305)의 외측면에 정화 입구관(36)을 배치하고 있다. 정화 입구관(36)은 상향으로 개구된 반통 형상으로 형성되어 있고, 대경측인 직사각형상의 상향 개구 단부(36b)가 배기 가스 유입구(312)를 덮고, 또한 촉매 외측 케이스(305)의 길이(좌우) 방향으로 연장되도록 하여 촉매 외측 케이스(305)의 외측면에 용접 고정되어 있다. 따라서, 정화 입구관(36)의 배기 가스 출구측인 상향 개구 단부(36b)는 촉매 외측 케이스(305)의 배기 가스 유입구(312)에 연통 접속되어 있다. 정화 입구관(36) 중 촉매 외측 케이스(305)의 길이 중도부 부근에 있는 우측 단부에는 배기 가스 입구측으로서 소경 진원(眞圓) 형상의 하향 개구 단부(36a)를 개구시키고 있다. 하향 개구 단부(36a)의 외주부에 입구 플랜지체(317)가 용접 고정되어 있다. 입구 플랜지체(317)는 배기 매니폴드(7)의 배기 가스 배출측에 착탈 가능하게 볼트 체결되어 있다.
정화 입구관(36)의 좌단부측이 촉매 외측 케이스(305)의 배기 가스 유입구(312)를 외측으로부터 덮고 있다. 정화 입구관(36)의 우측 단부에 배기 가스 입구측으로서의 하향 개구 단부(36a)가 형성되어 있다. 즉, 배기 가스 유입구(312)에 대하여 정화 입구관(36)의 하향 개구 단부(36a)는 배기 가스 정화 케이스(38)에 있어서의 배기 가스 하류측에 오프셋팅하여 설치되어 있다(촉매 외측 케이스(305)의 우측에 위치가 어긋나게 설치되어 있다). 또한, 정화 입구관(36)의 상향 개구 단부(36b)는 배기 가스 유입구(312)를 덮고, 또한 촉매 외측 케이스(305)의 길이(전후) 방향으로 연장되도록 하여 촉매 외측 케이스(305)의 외측면에 용접 고정되어 있다. 이 때문에 촉매 외측 케이스(305)의 외측면과 정화 입구관(36)의 관벽(201) 내측면에 의해 배기 가스의 도입 통로(200)를 형성하고 있다.
그 결과, 정화 입구관(36) 내(도입 통로(200) 내)의 배기 가스에 의해 배기 가스 정화 케이스(38)(촉매 외측 케이스(305))를 가온시킬 수 있어 배기 가스 정화 케이스(38)(촉매 외측 케이스(305)) 내부를 통과하는 배기 가스 온도의 저하를 억제하는 것이 가능해진다. 따라서, 배기 가스 정화 장치(2)의 배기 가스 정화 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 정화 입구관(36)을 배기 가스 정화 케이스(38)(촉매 외측 케이스(305))의 강도 멤버로서 이용할 수 있어 배기 가스 정화 케이스(38)(촉매 외측 케이스(305))를 두껍게 하거나 부품수를 극단적으로 늘리거나 하는 일 없이 간단한 구성으로 배기 가스 정화 케이스(38)(촉매 외측 케이스(305))의 강성 향상을 도모할 수 있다.
또한, 정화 입구관(36)의 관벽(201) 중 배기 가스 정화 케이스(38)(촉매 외측 케이스(305))를 따라 연장되는 부분을 정화 입구관(36)의 배기 가스 입구측(하향 개구 단부(36a))으로부터 배기 가스 출구측(상향 개구 단부(36b))을 향함에 따라 배기 가스 정화 케이스(38)(촉매 외측 케이스(305))의 외측면에 근접하도록 경사지게 한 긴 경사부(202)에 형성하고 있다. 다시 말하면, 관벽(201) 중 배기 가스 정화 케이스(38)(촉매 외측 케이스(305))를 따라 연장되는 부분은 측면시에서 각을 기울여 잘라 떨어뜨린 것과 같은 형상의 긴 경사부(202)가 되어 있다. 정화 입구관(36)의 긴 경사부(202)의 내측면은 배기 가스 정화 케이스(38)(촉매 외측 케이스(305))의 배기 가스 유입구(312)에 덮여 있어 배기 매니폴드(7)로부터 유입되는 배기 가스를 배기 가스 유입구(312)의 방향으로 편류시키도록 구성하고 있다.
상기 구성에 있어서 배기 매니폴드(7)로부터 정화 입구관(36)으로 유입되는 배기 가스는 정화 입구관(36)의 긴 경사부(202)의 내측면에 충돌하여 배기 가스 유입구(312)를 향해 편류되어 배기 가스 유입구(312) 경유로 배기 가스 유입 공간(311) 내에 스무스하게 안내된다. 즉, 정화 입구관(36)의 긴 경사부(202)의 내측면을 배기 가스를 배기 가스 유입구(312)로 보내는 안내면으로서 사용하여 정화 입구관(36)을 배기 가스 정화 케이스(38)(촉매 외측 케이스(305))의 강도 멤버로서 이용할 수 있다.
이것에 의해 배기 가스 정화 케이스(38)(촉매 외측 케이스(305))를 두껍게 하거나 부품수를 극단적으로 늘리는 일 없이 간단한 구성으로 배기 가스 정화 케이스(38)(촉매 외측 케이스(305))의 강성 향상을 도모할 수 있는 것이면서 정화 입구관(36)의 긴 경사부(202)의 내측면에 의해 배기 매니폴드(7)로부터의 배기 가스를 배기 가스 정화 케이스(38)(촉매 외측 케이스(305)) 내에 스무스하게 안내할 수 있다. 따라서, DPF 케이싱(60)(촉매 외측 케이스(5)) 내의 가스 정화체인 디젤 산화 촉매(39)의 광역으로 배기 가스를 공급할 수 있어 디젤 산화 촉매(39)를 효율 좋게 활용하는데 기여한다.
한편, 정화 입구관(36)의 관벽(201) 중 배기 가스 유출구이기도 한 정화 출구관(37) 부근의 부분은 정화 입구관(36)의 배기 가스 입구측(하향 개구 단부(36a))으로부터 배기 가스 출구측(상향 개구 단부(36b))을 향함에 따라 배기 가스 입구측(하향 개구 단부(36a))의 중심선(C)으로부터 멀어지도록 경사진 짧은 경사부(203)에 형성하고 있다. 다시 말하면, 관벽(201) 중 정화 출구관(37) 부근의 대략 절반 부분은 하향 개구 단부(36a) 상향 개구 단부(36b)를 향해 반경이 넓어지는 나팔 형상의 짧은 경사부(203)가 되어 있다.
이와 같이 관벽(201)에 짧은 경사부(203)를 구성함으로써 정화 입구관(36)의 관벽(201) 내측면 중 정화 출구관(37) 부근의 부분에서는 배기 가스가 배기 가스 정화 케이스(38)(촉매 외측 케이스(305))의 외측면에 충돌하지만, 상기 부분의 용적이 확보된다. 그 때문에 선회류나 난류의 형성이 배기 가스 유입구(312)보다 배기 가스 상류측에서도 행할 수 있게 된다. 따라서, 디젤 산화 촉매(39)의 배기 가스 상류측의 단면(39a)(가스 유입측 단면(39a))에 보다 한층 확실하게 배기 가스를 균등 공급할 수 있다.
또한, 배기 가스 정화 케이스(38)(촉매 외측 케이스(305))에 있어서의 배기 가스 유입구(312) 부근의 측단부 중 촉매 내측 리드(308)의 내면측에 외향으로 오목한 오목면부(204)를 형성하고 있다. 따라서, 촉매 내측 리드(308)는 오목면부(204)의 존재에 의해 내면측의 대략 중앙부를 가장 오목하게 한 밥그릇 형상이 되어 있다. 이 때문에 배기 가스 정화 케이스(38)(촉매 외측 케이스(305))의 배기 가스 유입구(312)로부터 촉매 내측 리드(308)의 오목면부(204)를 향해 배기 가스를 공급할 수 있고, 오목면부(204)에 의한 배기 가스 확산 작용에 의해 디젤 산화 촉매(39)의 배기 가스 상류측(배기 가스 유입 공간(311))에 있어서 선회류나 난류를 간단히 형성할 수 있다. 이 때문에 디젤 산화 촉매(39)의 배기 가스 상류측의 단면(가스 유입측 단면(39a))에 배기 가스를 가능한 균등하게 공급할 수 있다.
상기 구성에 있어서 디젤 엔진(1)의 배기 가스가 배기 매니폴드(7)로부터 배기 가스 입구관(16)에 들어가고, 정화 입구관(36)으로부터 배기 가스 유입구(312)를 통해 배기 가스 유입 공간(311)에 들어가고, 디젤 산화 촉매(39)에 이 전방측의 가스 유입측 단면(39a)으로부터 공급된다. 디젤 산화 촉매(39)의 산화 작용에 의해 이산화질소(NO2)가 생성된다.
또한, 매연 필터(40)는 내열 금속 재료제이며, 대략 원통형의 필터 내측 케이스(320) 내에 설치한다. 필터 내측 케이스(320)는 내열 금속 재료제이며, 대략 원통형의 필터 외측 케이스(321) 내에 설치한다. 즉, 매연 필터(40)의 외측에 세라믹 섬유제이며, 매트 형상인 필터 단열재(322)를 통해 필터 내측 케이스(320)를 피감시키고 있다. 필터 외측 케이스(321)는 촉매 외측 케이스(305)과 함께 상술한 배기 가스 정화 케이스(38)를 구성하는 요소 중 하나이다. 또한, 매연 필터(40)와 필터 내측 케이스(320) 사이에 필터 단열재(322)를 압입하여 매연 필터(40)를 보호하고 있다.
능선이 직선인 원통 형상으로 형성된 촉매 내측 케이스(304)는 디젤 산화 촉매(39)를 수용하는 상류측 통부(304a)와, 필터 내측 케이스(320)가 삽입되는 하류측 통부(304b)로 구성되어 있다. 또한, 상류측 통부(304a)와 하류측 통부(304b)는 대략 동일한 지름의 원통이며, 일체 형상이 되어 있다. 또한, 촉매 내측 케이스(304)의 외주에 용접 고정되는 박판 형상 링형 촉매측 접합 플랜지(325)와, 필터 내측 케이스(320)의 외주에 용접 고정되는 박판 형상 링 형상 필터측 접합 플랜지(326)를 구비한다. 촉매측 접합 플랜지(325)와 필터측 접합 플랜지(326)는 절단면이 대략 L자인 도넛 형상으로 형성되어 있다.
촉매 내측 케이스(304)에 있어서의 하류측 통부(304b)의 단부에는 촉매측 접합 플랜지(325)의 내주측을 용접 고정하고 있다. 촉매 외측 케이스(305)의 외주측(방사 방향)을 향해 촉매측 접합 플랜지(325)의 외주측을 돌출시키고 있다. 촉매측 접합 플랜지(325)의 절곡 모서리부는 계단 형상의 단부(325a)가 되어 있다. 촉매 외측 케이스(305)에 있어서의 배기 가스 하류측의 단부가 촉매측 접합 플랜지(325)의 단부(325a)에 용접 고정되어 있다.
한편, 필터 내측 케이스(320)의 외주 중 길이 중도부(배기 가스 이동 방향의 중도부)에 필터측 접합 플랜지(326)의 내주측을 용접 고정하고 있다. 필터 외측 케이스(321)의 외주측(방사 방향)을 향해 필터측 접합 플랜지(326)의 외주측을 돌출시키고 있다. 필터측 접합 플랜지(326)의 절곡 모서리부도 계단 형상의 단부(326a)가 되어 있다. 필터 외측 케이스(321)에 있어서의 배기 가스 상류측의 단부가 필터측 접합 플랜지(326)의 단부(326a)에 용접 고정되어 있다. 또한, 필터 내측 케이스(320)는 능선이 직선인 원통 형상으로 형성되어 있다. 필터 내측 케이스(320)의 배기 가스 상류측의 단부와 배기 가스 하류측의 단부는 대략 동일 지름의 원통이며, 일체 형상이 되어 있다.
가스킷(324)을 통해 맞댄 촉매측 접합 플랜지(325)와 필터측 접합 플랜지(326)가 각 외측 케이스(305, 321)의 외주측을 둘러싸는 한쌍의 후판 형상 중앙 협지 플랜지(351, 352)에 의해 배기 가스 이동 방향의 양측으로부터 끼인 상태로 볼트 체결된다. 즉, 볼트(327) 및 너트(328)로 각 중앙 협지 플랜지(351, 352)를 체결하고, 각 중앙 협지 플랜지(351, 352)가 각 접합 플랜지(325, 326)를 협지함으로써 촉매 외측 케이스(305)와 필터 외측 케이스(321)가 착탈 가능하게 연결된다.
그리고, 각 중앙 협지 플랜지(351, 352) 및 각 접합 플랜지(325, 326)를 통해 촉매 외측 케이스(305)의 배기 가스 하류측의 단부에 필터 외측 케이스(321)의 배기 가스 상류측의 단부를 연결한 상태에서는 디젤 산화 촉매(39)와 매연 필터(40) 사이에 촉매 하류측 공간(329)이 형성된다. 즉, 디젤 산화 촉매(39)의 가스 유출측 단면(39b)과, 매연 필터(40)(필터 내측 케이스(320))의 취입측 단면(40a)이 센서 부착용 간격(L2)만큼 떨어져 대치하게 된다.
상기 구성에 있어서 디젤 산화 촉매(39)의 산화 작용에 의해 생성된 이산화질소(NO2)가 매연 필터(40) 내에 일측단면(도입측 단면(40a))으로부터 공급된다. 디젤 엔진(1)의 배기 가스 중에 포함된 입자상 물질(PM)은 매연 필터(40)에 포집되어 이산화질소(NO2)에 의해 연속적으로 산화 제거된다. 디젤 엔진(1)의 배기 가스 중의 입상 물질(PM)의 제거에 추가하여 디젤 엔진(1)의 배기 가스 중의 일산화탄소(CO)나 탄화수소(HC)의 함유량이 저감된다.
또한, 디젤 엔진(1)이 배출한 배기 가스 소리를 감쇠시키는 소음기(41)는 내열 금속 재료제이며, 대략 원통형인 소음 내측 케이스(331)와, 내열 금속 재료제이며, 대략 원통형인 소음 외측 케이스(332)와, 소음 외측 케이스(332)의 배기 가스 하류측의 측단부에 용접으로 고착된 원판 형상의 소음 외측 리드체(333)를 갖는다. 소음 외측 케이스(332) 내에 소음 내측 케이스(331)를 설치한다. 소음 외측 케이스(332)는 촉매 외측 케이스(305) 및 필터 외측 케이스(231)와 함께 상술한 배기 가스 정화 케이스(38)를 구성한다.
소음 내측 케이스(331)에 있어서의 배기 가스 상류측의 단부에 원판 형상의 소음 내측 리드체(336)가 용접으로 고착되어 있다. 소음 내측 케이스(331) 내에는 배기 가스 이동 방향과 평행 형상으로 연장되는 한쌍의 배기 가스 도입관(338)이 설치되어 있다. 각 배기 가스 도입관(38)의 배기 가스 상류측은 소음 내측 리드체(336)를 관통하고 있지만, 각 배기 가스 도입관(338)의 배기 가스 상류측의 단부와, 소음 내측 케이스(331)의 배기 가스 상류측의 단부의 위치는 측면 절단면시로 거의 일치하고 있다. 각 배기 가스 도입관(338)에 있어서의 배기 가스 상류측의 단부는 그대로 개구시키고 있다. 각 배기 가스 도입관(338)에는 다수의 연통 구멍(339)이 형성되어 있다. 각 배기 가스 도입관(338)은 연통 구멍(339)을 통해 팽창실(345)로 연통되어 있다. 팽창실(345)은 소음 내측 케이스(331)의 내부(소음 내측 리드체(336)와 소음 외측 리드체(333) 사이)에 형성되어 있다.
소음 외측 케이스(332)의 소음 외측 리드체(333)에는 각 배기 가스 도입관(338) 사이에 배치된 배기 가스 출구관(334)을 관통시키고 있다. 배기 가스 출구관(334)의 배기 가스 상류측은 소음 내측 리드체(336)에 의해 폐쇄되어 있다. 배기 가스 출구관(334) 중 소음 내측 케이스(331) 내의 개소에는 다수의 배기 구멍(346)이 형성되어 있다. 각 배기 가스 도입관(338)은 다수의 연통 구멍(339), 팽창실(345) 및 다수의 배기 구멍(46)을 통해 배기 가스 출구관(334)에 연통되어 있다. 배기 가스 출구관(334)의 타단측에 테일 파이프(도시 생략)가 접속된다. 상기 구성에 있어서 소음 내측 케이스(331)의 양 배기 가스 도입관(338) 내에 들어간 배기 가스는 복수의 연통 구멍(339), 팽창실(345) 및 다수의 배기 구멍(346)을 통해 배기 가스 출구관(334)을 통과하고, 테일 파이프를 통해 소음기(41) 외부로 배출되게 된다.
필터 내측 케이스(320)의 배기 가스 하류측의 단부에 박판 형상 링 형상 필터 출구측 접합 플랜지(340)의 내경측이 용접 고정되어 있다. 필터 외측 케이스(321)의 외주측(반경 외측, 방사 방향)을 향해 필터 출구측 접합 플랜지(340)의 외경측을 돌출시키고 있다. 필터 출구측 접합 플랜지(340)의 외주측에 필터 외측 케이스(321)의 배기 가스 하류측의 단부가 용접 고정되어 있다. 소음 내측 케이스(331)의 배기 가스 상류측의 단부에 소음 외측 케이스(332)의 외주측(반경 외측)에 돌출되는 박판 형상의 소음측 접합 플랜지(341)가 용접 고정되어 있다. 소음측 접합 플랜지(341)의 외주측에 소음 외측 케이스(332)의 배기 가스 상류측의 단부가 용접 고정되어 있다.
가스킷(324)을 통해 맞댄 필터 출구측 접합 플랜지(340)와 소음측 접합 플랜지(341)가 각 외측 케이스(321, 332)의 외주측을 둘러싸는 한쌍의 후판 형상의 출구 협지 플랜지(353, 354)에 의해 배기 가스 이동 방향의 양측으로부터 끼인 상태로 볼트 체결된다. 즉, 볼트(342) 및 너트(343)로 각 출구 협지 플랜지(353, 354)를 체결하고, 각 출구 협지 플랜지(353, 354)가 각 접합 플랜지(340, 31)를 협지함으로써 필터 외측 케이스(321)와 소음 외측 케이스(332)가 착탈 가능하게 연결된다.
이와 같이 구성되는 소음기(41)는 소음 내측 케이스(331)의 배기 가스 상류측의 단부가 소음 외측 케이스(332)의 배기 가스 상류측의 단부(접합 플랜지(341))로부터부터 돌출되도록 구성되어 있다. 즉, 필터 외측 케이스(321)에 소음 외측 케이스(332)를 연결한 상태에서는 소음 내측 케이스(331)의 배기 가스 상류측의 단부가 필터 외측 케이스(321)의 배기 가스 하류측의 단부(필터 출구측 접합 플랜지(340)) 내에 형성된 필터 하류측 공간(349)에 삽입된다.
상기와 같이 구성하면 각 배기 가스 도입관(338)의 배기 가스 이동 방향의 길이를 확보하면서 소음기(41)(소음 외측 케이스(332))의 배기 가스 이동 방향의 길이를 단축할 수 있게 된다. 따라서, 소음기(41)를 구비한 배기 가스 정화 장치(2)에 있어서 배기 가스 정화 장치(2) 전체로서의 컴팩트화와, 소음기(41)에 있어서의 소음 기능의 유지 향상을 양립할 수 있다.
또한, 이 배기 가스 정화 장치(2)에 설치되는 상류측 가스 온도 센서(42) 및 하류측 가스 온도 센서의 구성에 대해서 이하에 설명한다. 촉매 내측 케이스(304)의 외주면 중 상류측 통부(304a)와 하류측 통부(304b) 사이에 원통 형상의 센서 보스체(49)의 일단측이 용접 고정되어 있다. 촉매 외측 케이스(305)의 센서 부착 개구로부터 상기 촉매 외측 케이스(305)의 외측을 향해 방사 방향으로 센서 보스체(49)의 타단측을 연장시키고 있다. 즉, 촉매 내측 케이스(304)의 외주면 중 디젤 산화 촉매(39)와 매연 필터(40)의 접속 경계 위치(촉매 하류측 공간(329))의 근방에 배기 가스 센서 지지용 센서 보스체(49)가 촉매 외측 케이스(305)를 관통하도록 설치되어 있다.
그리고, 센서 보스체(49)의 타단측에 센서 부착 볼트(63)를 나사 부착한다. 센서 부착 볼트(63)에, 예를 들면 서미스트형 상류측 가스 온도 센서(42)를 관통시켜 센서 보스체(49)에 센서 부착 볼트(63)를 통해 상류측 가스 온도 센서(49)를 지지시킨다. 촉매 하류측 공간(329) 내에 상류측 가스 온도 센서(42)의 검출 부분을 삽입시키고 있다. 상기 구성에 있어서 디젤 산화 촉매(39)의 가스 유출측 단면(39b)으로부터 배기 가스가 배출된 경우에는 그 배기 가스 온도가 상류측 가스 온도 센서(42)로 검출된다.
배기 가스 상류측의 센서 보스체(49)는 디젤 산화 촉매(39)에 있어서 배기 가스 이동 방향과 직교하는 가스 유출측 단면(39b)의 연장 상이며, 또한 매연 필터(40)에 있어서 배기 가스 이동 방향과 직교하는 도입측 단면(40a)의 연장 상에 위치하고 있다. 이 경우, 디젤 산화 촉매(39)의 가스 유출측 단면(39b) 및 매연 필터(40)의 취입측 단면(40a)과 상류측 가스 온도 센서(42)의 배치 간격을 매우 짧게 설정하는(근접시키는) 것이 가능해지기 때문에 배기 가스 정화 장치(2) 전체의 컴팩트화를 도모할 수 있음과 아울러 상류측 가스 온도 센서(42)의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있어 배기 가스 정화 장치(2)에 대한 재생 제어 등의 성능 향상에 기여한다.
또한, 필터 내측 케이스(320)의 외주면 중 필터 하류측 공간(349)의 근방에도 원통 형상의 센서 보스체(50)의 일단측이 용접 고정되어 있다. 필터 외측 케이스(21)의 센서 부착 개구로부터 상기 필터 외측 케이스(321)의 외측을 향해 방사 방향으로 센서 보스체(50)의 타단측을 연장시키고 있다. 즉, 필터 내측 케이스(320)의 외주면 중 매연 필터(40)의 접속 경계 위치의 근방에 배기 가스 센서 지지용 센서 보스체(50)가 필터 외측 케이스(321)를 관통하도록 설치되어 있다. 센서 보스체(50)의 타단측에 센서 부착 볼트(64)를 나사 부착한다.
그리고, 센서 부착 볼트(64)에, 예를 들면 서미스트형 하류측 가스 온도 센서(43)를 관통시켜 센서 보스체(50)에 센서 부착 볼트(64)를 통해 하류측 가스 온도 센서(43)를 지지시킨다. 필터 하류측 공간(349) 내에 하류측 가스 온도 센서(43)의 검출 부분을 삽입시키고 있다. 상기 구성에 있어서 매연 필터(40)의 배출측 단면(40b)으로부터 배기 가스가 배출된 경우에는 그 배기 가스 온도가 하류측 가스 온도 센서(43)로 검출된다. 또한, 상세한 것은 도시하지 않지만, 양 가스 온도 센서(42, 43)에 대한 센서 보스체(49, 50)와 마찬가지로 차압 센서의 센서 보스체를 구성할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
이어서, 도 28 및 도 29를 참조하여 포크리프트카(120)에 상기 디젤 엔진(1)을 탑재한 구조를 설명한다. 이 포크리프트카(120)에 있어서 디젤 엔진(1)은 엔진 출력용 크랭크축(3)과 피스톤, 조종 좌석(128)의 하측에 배치됨과 아울러 배기 가스 정화 장치(2)가 디젤 엔진(1)의 우측 상측에 배치된다. 그리고, 디젤 엔진(1)의 후방에는 냉각팬(9)에 대치하는 위치에 라디에이터(24)가 배치되고, 디젤 엔진(1)의 후방 좌측에 에어 클리너(32)가 배치된다. 즉, 에어 클리너(32)는 디젤 엔진(1)을 사이에 두고 배기 가스 정화 장치(2)와 반대측이 되는 위치에 배치된다.
디젤 엔진(1)은 플라이휠 하우징(10)이 주행 기체(124)의 전방부측에 위치하도록 배치되어 있다. 즉, 엔진 출력축(74)의 방향이 작업부(127)와 카운터 웨이트(131)가 정렬되는 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 30~도 39를 참조하여 본원 발명의 엔진 장치 및 상기 엔진 장치를 구비하는 작업 기계의 제 5 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다. 또한, 이하에서는 본 실시형태에 있어서의 작업 기계로서 로더 장치를 작업부로서 구비하는 휠로더를 일례로 들어 그 구성의 상세를 설명한다. 또한, 본 실시형태의 기재에 있어서 앞서 나타낸 실시형태와 동일한 목적으로 사용하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 30~도 34에 나타내는 바와 같이 이 휠로더(211)에 있어서 엔진(1)은 조종 좌석(219)의 하측이며, 플라이휠 하우징(10)이 주행 기체(216)의 전방부측에 위치하도록 배치된다. 즉, 엔진(1)은 엔진 출력축의 방향이 로더 장치(212)와 카운터 웨이트(215)가 정렬하는 전후 방향을 따르도록 엔진(1)이 배치되어 있다. 그리고, 이 엔진(1)의 후방에 있어서 냉각팬(9)의 정면 후방측에 전방으로부터 순서대로 오일 쿨러(25) 및 라디에이터(24)가 배치된다. 또한, 엔진(1)의 전방 상측에 있어서 플라이휠 하우징(10) 상부에 고정된 배기 가스 정화 장치(2)가 배치된다.
배기 가스 정화 장치(2)는 도 34에 나타내는 바와 같이 그 정화 입구관(36)이 엔진(1) 우측방에 설치되는 배기 매니폴드(7)의 배기 출구(71)에 직접 접속된다. 이 배기 가스 정화 장치(2)는 그 배기 가스의 이동 방향이 동일한 방향이 되도록 설치된다. 즉, 정화 입구관(36)으로부터 배기 가스 정화 케이스(38) 내에 유입된 배기 가스가 정화 케이스(38) 내를 우측으로부터 좌측을 향해 흘러 입자상 물질(PM)이 제거된다. 그리고, 정화된 배기 가스가 배기 가스 정화 장치(2)의 좌측 하측 측면에서 접속되는 테일 파이프(135)를 통해 기외로 방출된다.
조종 좌석(219) 하측 및 후방에 배치되는 엔진(1), 배기 가스 정화 장치(2), 라디에이터(24) 및 에어 클리너(32)는 카운터 웨이트(215)의 상측에 배치되는 보닛(220)에 의해 덮인다. 이 보닛(220)은 조종부(217)의 바닥면으로부터 돌기한 시트 프레임(전방 커버부)(221)으로서 구성됨과 아울러 조종부(217) 내의 전방 부분이 조종부(217)의 후면 부분이 개폐 가능한 보닛 커버(229)(돌출 커버부)로서 구성된다.
즉, 엔진(1) 전방부의 상방을 시트 프레임(221)이 덮음으로써 이 엔진(1) 전방 상측에 배치되는 배기 가스 정화 장치(2)도 시트 프레임(221)이 덮는다. 한편, 보닛 커버(229)가 엔진(1) 후면부의 상방으로부터 후방을 향해 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 배기 가스 정화 장치(2) 등에 대해서 유지 보수가 가능해진다. 또한, 조종 좌석(219)을 착탈 가능하게 하는 구성으로 한정되는 것은 아니고, 조종 좌석(219)이 시트 프레임(221)의 상방에서 전방측으로 경동함으로써 시트 프레임(221) 상면을 개방시키는 것으로 해도 좋다. 이 때, 도 32에 나타내는 예와 같이 조종 좌석(219)이 고정 설치된 시트 프레임(221) 자체가 전방측으로 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 배기 가스 정화 장치(2)를 덮는다. 따라서, 비바람 등에 기인하는 배기 가스 정화 장치(2)의 온도 저하를 억제할 수 있어 배기 가스 정화 장치(2)를 적정 온도로 유지하기 쉽다. 또한, 작업자가 배기 가스 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 배기 가스 정화 장치(2)로의 액세스가 용이해지기 때문에 유지 보수 작업을 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 33에 나타내는 예와 같이 보닛 커버(229)의 전방 상측에 배치된 힌지부(230)가 보닛 커버(229)를 회동 가능하게 축지하는 구성으로 하여 보닛 커버(229)를 전방측 상방으로 회동시켜 엔진(1) 후방 상측이 개방되는 것으로 해도 좋다. 이 때, 보닛 커버(229)가 유압 댐퍼 등을 통해 주행 기체(216)와 연결됨으로써 보닛 커버(229)를 개방했을 때에 지지되는 구성으로 해도 좋다.
보닛(220)은 도 34에 나타내는 바와 같이 그 전방에 외부 공기를 흡입하는 흡기구(231)를 구비함과 아울러 운전 좌석(219) 후방 위치에 있어서의 상면에 기내의 공기를 배출하는 배기구(232)를 구비한다. 즉, 시트 프레임(221)이 그 앞면에 설치한 흡기구(231)와, 그 상면의 운전 좌석(219) 후방 위치에 설치한 배기구(232)를 갖는다. 이렇게 구성함으로써 보닛(220) 내부로 흡기구(231)를 통해 전방으로부터 기내로 취입된 공기가 시트 프레임(221)의 상면을 따라 흐른 후, 운전 좌석(219) 후방의 배기구(232)로부터 기외로 유출된다.
이것에 의해 보닛(220)이 운전 좌석(219) 하측으로 냉각 공기가 흐르는 냉각풍로(233)를 구비한 구조가 된다. 즉, 시트 프레임(221)의 전방으로부터 후방에 걸쳐 냉각풍로(233)에 의한 단열층이 설치되기 때문에 배기 가스 정화 장치(2)에 의한 배기열의 운전 좌석(219)으로의 전달을 방지할 수 있다. 따라서, 조종 좌석(219)이 배기 가스 정화 장치(2)로부터의 배기열에 의해 승온되는 일 없이 조종부(217)에 있어서의 환경 온도를 운전자에 있어서 쾌적한 온도로 유지할 수 있다.
또한, 시트 프레임(221) 앞면에 설치되는 흡기구(231)는 전방으로부터 후방을 향해 상방으로 경사진 구성을 구비한다. 이것에 의해 시트 프레임(221) 전방의 외부 공기가 흡기구(231)로부터 보닛(220) 내에 유입되었을 때, 시트 프레임(221) 상면을 향해 흐른다. 즉, 흡기구(231)의 상기 구성에 의해 보닛(220) 내에 유입된 냉각 공기가 전방으로부터 후방 대각선 상측을 향해 흐른다.
이것에 의해 흡기구(231)로부터의 외부 공기가 배기 정화 장치(2)를 회피함과 아울러 운전 좌석(219) 하측을 시트 프레임(221)의 상면을 따르도록 냉각풍로(233) 내에 있어서의 냉각 공기의 흐름을 제어할 수 있다. 따라서, 냉각풍로(233) 내를 흐르는 냉각 공기에 의해 운전 좌석(219) 하측을 냉각할 수 있을 뿐만 아니라 냉각 공기에 의한 배기 가스 정화 장치(2)의 온도 저하를 억제할 수 있고, 배기 가스 정화 장치(2)를 적정 온도로 유지하기 쉽다.
이어서, 도 35~도 39를 참조하여 배기 가스 정화 장치(2)에 대해서 설명한다. 배기 가스 정화 장치(2)는 정화 입구관(36) 및 정화 출구관(37)을 갖는 배기 가스 정화 케이스(38)를 구비한다. 이 배기 가스 정화 케이스(38)는 좌우측 방향으로 길게 연장된 원통 형상으로 구성된다. 그리고, 배기 가스 정화 케이스(38)의 우측(배기 가스 이동 방향 상류측) 및 좌측(배기 가스 이동 방향 하류측) 각각 정화 입구관(36) 및 정화 출구관(37) 각각이 설치된다.
또한, 배기 가스 정화 장치(2)는 플라이휠 하우징(10) 상에서 고정되어 실린더 헤드(5) 및 헤드 커버(8) 전방에 배치된다. 이 때, 정화 입구관(36)이 배기 가스 정화 케이스(38)에 있어서의 원통 형상 측면의 우측 후방에 설치된다. 그리고, 배기 매니폴드(7)의 배기 출구(71)는 플라이휠 하우징(10)과 재순환 배기 가스관(30) 사이에 배치되어 전방을 향해 배기 가스를 배기하도록 개구되어 있다. 이 배기 매니폴드(7)의 배기 출구(71)에 대하여 배기 가스 정화 장치(2)의 배기 가스 취입측인 정화 입구관(36)이 착탈 가능하게 볼트 체결된다. 한편, 정화 출구관(37)은 배기 가스 정화 케이스(38)의 원통 형상 측면의 좌측 하방에서 설치되어 테일 파이프(135)가 접속된다.
이와 같이 배기 가스 정화 장치(2)의 정화 입구관(36)이 배기 매니폴드(7) 내의 배기 가스 이동 방향의 연장선 상에 배치되게 된다. 즉, 배기 매니폴드(7) 및 정화 입구관(36)의 내관 형상은 각각 배기 매니폴드(7) 내를 흐르는 배기 가스의 흐름을 따르도록 구성되어 있다. 이것에 의해 배기 매니폴드(7)에 유입된 배기 가스가 배기 매니폴드(7) 내를 통과하여 배기 가스 정화 장치(2)에 유입할 때, 이 배기 가스의 흐름에 대한 장해가 작아진다. 따라서, 배기 가스 정화 장치(2)로 유입되는 배기 가스는 효율적으로 배기 가스 정화 장치(2)까지 흐르는 점으로부터 그 온도를 고온으로 유지할 수 있다.
배기 가스 정화 케이스(38)의 내부에 이산화질소(NO2)를 생성하는 백금 등의 디젤 산화 촉매(39)(가스 정화체)와, 포집된 입자상 물질(PM)을 비교적 저온에서 연속적으로 산화 제거하는 벌집 구조의 매연 필터(40)(가스 정화체)를 배기 가스의 이동 방향(도 30의 하측으로부터 상측)으로 직렬로 정렬하고 있다. 또한, 배기 가스 정화 케이스(38)의 일측부를 소음기(41)에서 형성하고, 소음기(41)에는 테일 파이프(135)와 연결되는 정화 출구관(37)을 설치하고 있다.
또한, 서미스트형 상류측 가스 온도 센서(42)와 하류측 가스 온도 센서(43)가 배기 가스 정화 케이스(38)에 부설된다. 디젤 산화 촉매(39)의 가스 유입측 단면의 배기 가스 온도를 상류측 가스 온도 센서(42)로 검출한다. 디젤 산화 촉매의 가스 유출측 단면의 배기 가스 온도를 하류측 가스 온도 센서(43)로 검출한다.
전기 배선 커넥터(51)를 일체적으로 설치한 차압 센서(44)는 가스 온도 센서(42, 43)의 전기 배선 커넥터(55)와 함께 대략 L자판 형상의 센서 브래킷(46)에 지지된다. 이 센서 브래킷(46)은 출구 협지 플랜지(45)에 있어서의 한쪽의 원호체로 형성된 센서 지지부(56)에 착탈 가능하게 부착할 수 있다. 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 한하지 않고 배기 가스 정화 케이스(38)를 조립할 때에 체결되는 중앙 협지 플랜지 등의 별도의 협지 플랜지에 체결되는 것으로 해도 좋다.
차압 센서(44)에는 상류측 센서 배관(47)과 하류측 센서 배관(48)의 일단측이 각각 접속된다. 배기 가스 정화 케이스(38) 내의 매연 필터(40)를 사이에 두도록 상류측과 하류측의 각 센서 배관 보스체(49, 50)가 배기 가스 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.
이어서, 도 36~도 38을 참조하여 배기 가스 정화 장치(2)의 부착 구조를 설명한다. 배기 가스 정화 장치(2)에 있어서의 배기 가스 정화 케이스(38)는 하류측의 출구 협지 플랜지(45)에 연결 레그체(좌측 브래킷)(80)가 볼트 체결에 의해 착탈 가능하게 부착됨과 아울러 고정 레그체(우측 브래킷)(81)가 용접 고착된다. 이 때, 연결 레그체(80)의 부착 보스부가 출구 협지 플랜지(45)의 원호체에 설치된 관통 구멍 부착 레그체 체결부에 볼트 체결되어 부착된다. 또한, 고정 레그체(81)가 정화 입구관(36)측에서 배기 가스 정화 케이스(38)의 외주면에 대하여 용접으로 고착된다. 즉, 고정 레그체(81)가 배기 가스 정화 케이스(38)의 입구측(상류측)에 설치되고, 연결 레그체(80)가 배기 가스 정화 케이스(38)의 출구측(하류측)에 설치된다. 또한, 연결 레그체(80)는 출구 협지 플랜지(45)에 한하지 않고 배기 가스 정화 케이스(38)를 조립할 때에 체결되는 중앙 협지 플랜지 등의 별도의 협지 플랜지에 체결되는 것으로 해도 좋다.
이 배기 가스 정화 케이스(38)의 외주에 설치된 연결 레그체(80) 및 고정 레그체(81) 각각이 플라이휠 하우징(10)의 상면측에 형성된 정화 장치 부착부(89)에 볼트 체결된다. 즉, 배기 가스 정화 장치(2)는 연결 레그체(80) 및 고정 레그체(81)에 의해 고강성 부재인 플라이휠 하우징(10) 상에 안정적으로 연결 지지된다. 따라서, 배기 가스 정화 장치(2)를 엔진(1)의 진동계에 포함시키지만, 엔진(1)의 구성 부품 중 하나로서 고강성 부품인 플라이휠 하우징(10)에 배기 가스 정화 장치(2)를 강고하게 연결할 수 있어 엔진(1)의 진동에 의한 배기 가스 정화 장치(2)의 손상을 방지할 수 있다. 엔진(1)의 제조 장소에서 배기 가스 정화 장치(2)를 엔진(1)에 조립하여 출하할 수 있다. 또한, 엔진(1)의 배기 매니폴드(7)에 배기 가스 정화 장치(2)를 지근 거리에서 연통할 수 있기 때문에 배기 가스 정화 장치(2)를 적정 온도로 유지하기 쉬워 높은 배기 가스 정화 성능을 유지할 수 있다.
도 40 및 도 41을 참조하여 포크리프트카(120)에 상기 디젤 엔진(1)을 탑재한 구조를 설명한다. 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 전방부측에 위치하도록 배치되어 있다. 그리고, 배기 가스 정화 장치(2)가 엔진(1)의 전방 상측에 배치된다. 즉, 엔진(1)의 전방에 설치한 플라이휠 하우징(10)의 상방에 배기 가스 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 에어 클리너(32)가 엔진(1)의 좌측 후방이 되는 라디에이터(24)의 좌측방에 배치된다.
이와 같이 조종 좌석(128) 하측 및 후방에 배치되는 엔진(1), 배기 가스 정화 장치(2), 라디에이터(24) 및 에어 클리너(32)는 카운터 웨이트(131)의 상측에 배치되는 보닛(136)에 의해 덮인다. 그리고, 보닛(136)은 보닛(136) 내의 엔진(1)이나 배기 가스 정화 장치(2)에 작업자가 액세스 가능해지도록 조종 좌석(128)이 착탈 가능해져 전방 상면 부분이 개구되도록 구성된다. 또한, 보닛(136)의 후방에 대해서도 개폐 가능하게 구성된다.
또한, 보닛(136)의 전방 부분에는 그 앞면으로부터 기외의 공기를 냉각 공기로서 취입함과 아울러 조종 좌석(128) 후방으로부터 기외로 배출하기 위한 냉각풍로(도시 생략)를 갖는다. 즉, 보닛(136)의 조종 좌석(128) 바로 하방 부분에 있어서 보닛(136) 내부에 취입된 냉각 공기가 보닛(136) 상면 내벽을 따르도록 흐른다. 이것에 의해 조종부(125)에 있어서 조종 좌석(128) 하측에 배치되는 배기 가스 정화 장치(2)에 의한 배기열의 영향을 저감할 수 있다.
상술한 바와 같이 디젤 엔진(1)은 크랭크축(3)의 방향이 작업부(127)와 카운터 웨이트(131)가 정렬되는 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 적당히 변속되어 전륜(122) 및 후륜(123)이나 포크(126)의 유압 구동원(133)에 전달되게 된다.
이하, 본원 발명의 별도의 실시형태(제 6 실시형태)에 있어서의 작업 기계에 대해서 휠로더를 일례로 들어 설명한다. 본 실시형태의 휠로더(211)는 제 5 실시형태와 마찬가지로 도 30~도 33의 구성을 구비하는 것인 한편, 그 보닛(220) 내부에 있어서의 냉각풍로(233)의 구성(도 34 참조)이 다르다. 따라서, 이하에서는 보닛(220) 내의 냉각풍로(233)의 구성에 대해서 도 42에 의거하여 설명한다. 또한, 도 42에 나타내는 구성에 있어서 도 34와 동일한 목적으로 사용하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 있다.
도 42에 나타내는 바와 같이 본 실시형태에 있어서의 휠로더(211)는 보닛(220) 내에 있어서 시트 프레임(221) 앞면으로부터 후방을 향해 차열판(251)을 연장 설치한다. 차열판(251)은 배기 가스 정화 장치(2)의 전방으로부터 상방을 덮도록 시트 프레임(221) 전방 하측으로부터 후방 상측을 향해 굴곡된 구성을 갖는다. 그리고, 차열판(251)의 전단이 시트 프레임(221) 앞면과 최하 위치의 흡기구(231)보다 하측에서 고착됨으로써 차열판(251)이 보닛(220) 내부에서 고정된다. 한편, 차열판(251)의 후단은 디젤 엔진(1)의 헤드 커버(8)의 상부에 위치한다.
즉, 흡기구(231)의 하방에서 시트 프레임(221)에 고착시킨 차열판(251)은 배기 가스 정화 장치(2)의 상부에서 굴곡되어 시트 프레임(221) 상면의 배기구(232)를 향해 연장되도록 구성한다. 따라서, 이 차열판(251)과 시트 프레임(221)의 앞면 내벽 및 상면 내벽에 의해 흡기구(231)로부터 유입되는 냉각 공기를 배기구(232)로 유도하는 냉각풍로(233)가 형성된다. 또한, 차열판(251)이 배기 가스 정화 장치(2)의 전방 및 상방을 덮음으로써 냉각풍로(233) 내부를 흐르는 냉각 공기에 의해 배기 가스 정화 장치(2)가 온도 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본원 발명의 또다른 별도의 실시형태(제 7 실시형태)가 되는 작업 기계에 대해서 휠로더를 일례로 들어 설명한다. 본 실시형태에 있어서의 휠로더(211)는 상기 제 1 및 제 2 실시형태와 마찬가지로 도 30~도 33의 구성을 구비한다. 또한, 본 실시형태의 휠로더(211)는 도 43에 나타내는 바와 같이 제 6 실시형태에 있어서의 차열판(251)(도 42 참조)과 구조가 다른 차열판(252)을 보닛(220) 내에 설치한 것이다. 따라서, 이하에서는 보닛(220) 내의 차열판(252)의 구성에 대해서 도 43에 의거하여 설명한다. 또한, 도 43에 나타내는 구성에 있어서 도 42와 동일한 목적으로 사용하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 있다.
도 43에 나타내는 바와 같이 본 실시형태에 있어서의 휠로더(211)는 보닛(220) 내에 있어서 그 전단 및 후단 각각이 시트 프레임(221) 앞면 및 상면에 고착된 차열판(252)을 구비한다. 차열판(252)은 제 6 실시형태에 있어서의 차열판(251)을 후방으로 더 연장시킴과 아울러 그 후단을 시트 프레임(221)의 상면에서 고착시키기 위해 굴곡된 구성을 구비한다. 그리고, 차열판(252)의 후단은 최후방에 위치하는 배기구(232)보다 후방에서 시트 프레임(221)의 상면에 고착되어 있다.
이와 같이 구성함으로써 보닛(220) 내에 구성되는 냉각풍로(233)는 시트 프레임(221) 내에 있어서 차열판(252) 하측의 공간으로부터 독립된 공간으로서 구성된다. 이것에 의해 전방의 흡기구(231)로부터 냉각풍로(233)에 유입된 냉각 공기가 후방 상측의 배기구(232)까지 확실하게 유도되기 때문에 조종 좌석(219)측의 냉각 효과를 높일 수 있다. 또한, 이 시트 프레임(221) 및 차열판(252)에 의한 냉각풍로(233)가 차열판(252) 하측의 디젤 엔진(1)의 설치 공간과 다른 공간에서 구성된다. 그 때문에 냉각풍로(233)가 디젤 엔진(1)의 설치 공간과 시트 프레임(221) 외측의 단열층의 역할을 한다.
본원 발명의 또다른 별도의 실시형태(제 8 실시형태)가 되는 작업 기계에 대해서 휠로더를 일례로 들어 설명한다. 본 실시형태에 있어서의 휠로더(211)는 상기 제 5~제 7 실시형태와 마찬가지로 도 30~도 33의 구성을 구비한다. 또한, 본 실시형태의 휠로더(211)는 도 44에 나타내는 바와 같이 제 7 실시형태에 있어서의 냉각풍로(233)에 전동팬(255)을 설치한 것이다. 따라서, 이하에서는 보닛(220) 내의 냉각풍로(233)의 구성에 대해서 도 44에 의거하여 설명한다. 또한, 도 44에 나타내는 구성에 있어서 도 43과 동일한 목적으로 사용하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 있다.
도 44에 나타내는 바와 같이 본 실시형태에 있어서의 휠로더(211)는 보닛(220) 내에 있어서 시트 프레임(221)과 차열판(252)에 의해 구성되는 냉각풍로(233)에 설치된 전동팬(255)을 구비한다. 이 전동팬(255)은 흡기구(231) 후방에 배치됨으로써 흡기구(231)로부터의 외부 공기의 유입을 촉진시킨다. 이것에 의해 냉각풍로(233)를 흐르는 냉각 공기의 유량을 최적량으로 제어할 수 있기 때문에 냉각풍로(233)에 의한 조종 좌석(219) 하측으로의 냉각 효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서 냉각풍로(233) 내의 전동팬(255)이 흡기구(231)측에 설치된 구성으로 했지만, 냉각풍로(233) 내에 배치되는 것이면 좋고, 예를 들면 배기구(232) 하측 등 별도의 위치에 배치되는 것으로 해도 상관없다. 또한, 본 실시형태에 있어서 제 5 실시형태와 마찬가지로 도 44의 구성으로부터 차열판(252)을 생략한 구성으로 해도 상관없다. 또한, 본 실시형태에 있어서 제 6 실시형태와 마찬가지로 차열판(252) 대신에 켄틸레버 상태로 한 차열판(251)(도 42 참조)을 보닛(220) 내에 설치한 구성으로 해도 상관없다.
또한, 본원 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 여러 가지 실시형태로 구체화할 수 있다. 예를 들면, 본원 발명에 의한 엔진 장치는 상술한 바와 같은 포크리프트카(120) 및 휠로더(211)에 한하지 않고 콤바인, 트랙터 등의 농작업기나 크레인차 등의 특수 작업용 차량과 같은 각종 작업 기계에 대하여 널리 적용할 수 있다. 또한, 본원 발명에 있어서의 각 부의 구성은 도시한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본원 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능하다.
1 : 디젤 엔진 2, 2x : 배기 가스 정화 장치
2a : 제 1 정화 장치(DPF) 2b : 제 2 정화 장치(SCR)
5 : 실린더 헤드 7 : 배기 매니폴드
10 : 플라이휠 하우징 24 : 라디에이터
25 : 오일 쿨러 32 : 에어 클리너
33 : 흡기관 65 : 배기 스로틀 장치
66 : 중계관 68 : 스로틀 밸브 케이스
70 : 수냉 케이스 72 : 배기관
73 : 플렉시블관 77 : 스로틀 출구측 파이프
78 : 스로틀 입구측 파이프
80 : 플랜지측 브래킷 레그(제 1 브래킷 레그)
81 : 케이싱측 브래킷 레그(제 2 브래킷 레그)
94 : 기체 프레임 220 : 보닛
221 : 시트 프레임 231 : 흡기구
232 : 배기구 233 : 냉각풍로

Claims (10)

  1. 주행 기체의 후방부에 설치한 보닛 상에 조종 좌석을 배치하고, 또한 상기 보닛 내에 엔진을 배치한 작업 기계에 탑재되는 엔진 장치로서,
    상기 엔진의 배기 가스 중의 입자상 물질을 제거함과 아울러 상기 엔진의 후방에 설치한 냉각팬 상방에 배치된 제 1 지지 프레임 상에 적재되는 제 1 정화 장치와,
    상기 엔진의 배기 가스 중의 질소 산화물을 제거함과 아울러 상기 제 1 정화 장치 후방이고, 또한, 상기 제 1 정화 장치보다 높은 위치에 배치된 제 2 지지 프레임 상에 적재되는 제 2 정화 장치와,
    상기 제 1 정화 장치와 상기 제 2 정화 장치의 상방에 설치되어 상기 제 1 정화 장치와 상기 제 2 정화 장치를 접속하는 요소 혼합관과,
    상기 보닛 중 상기 조종 좌석의 후방측을 상향으로 돌출시킨 돌출 커버부를 구비하고,
    상기 돌출 커버부를 개폐 가능하게 구성함과 아울러 상기 제 1 정화 장치 및 상기 제 2 정화 장치와 상기 요소 혼합관을 상기 돌출 커버부 내에 배치하고 있고,
    상기 제 1 정화 장치 및 상기 제 2 정화 장치는 각각의 배기 가스의 이동 방향이 동일한 방향이 되도록 설치되는 한편,
    상기 요소 혼합관은 그 배기 가스의 이동 방향이 상기 제 1 정화 장치 및 상기 제 2 정화 장치에 있어서의 배기 가스의 이동 방향과 역방향이 되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진의 상방에 있어서 상기 제 1 정화 장치 및 상기 제 2 정화 장치를 그 배기 가스 이동 방향을 엔진 출력축의 길이 방향으로 교차시켜 배치함과 아울러,
    상기 제 1 정화 장치 및 상기 제 2 정화 장치를 상기 주행 기체의 기체 프레임에 연결하고 있는 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진의 상방에 있어서 상기 제 1 정화 장치 및 상기 제 2 정화 장치를 그 배기 가스 이동 방향을 엔진 출력축의 길이 방향으로 교차시켜 배치함과 아울러,
    상기 제 1 정화 장치 및 상기 제 2 정화 장치를 상기 엔진의 실린더 헤드에 연결하는 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진의 배기 매니폴드에 배기 연락관을 통해 상기 제 1 정화 장치의 배기 가스 입구측을 접속하고,
    상기 제 1 정화 장치 및 상기 제 2 정화 장치를 향하는 배기 가스를 승온시키는 배기 승온 기구를 상기 배기 연락관의 중도부에 설치하고 있는 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 조종 좌석의 후방에 상기 제 1 및 제 2 정화 장치를 배기 가스의 이동 방향이 좌우 방향을 따르도록 서로 평행하게 배치하고 있는 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 정화 장치로부터 상기 제 2 정화 장치에 배기 가스를 유통시키도록 구성함과 아울러,
    상기 요소 혼합관 내에 요소수를 분사하도록 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 엔진의 배기 매니폴드에 배기 연락관을 통해 상기 제 1 정화 장치의 배기 가스 입구측을 접속하고,
    상기 제 1 정화 장치 및 상기 제 2 정화 장치를 향하는 배기 가스를 승온시키는 배기 승온 기구를 상기 배기 연락관의 중도부에 설치하고 있는 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
  9. 주행 기체의 후방부에 설치한 보닛 상에 조종 좌석을 배치하고, 또한 상기 보닛 내에 엔진을 배치한 작업 기계에 탑재되는 엔진 장치로서,
    상기 작업 기계가 상기 엔진의 후방에 있어서 상기 엔진에 설치한 냉각팬과 대향하는 위치에 설치된 라디에이터를 가지며, 상기 라디에이터가 상기 주행기체의 기체 프레임의 좌우 측벽 간을 가교하는 지지 부재에 의해 지지되어 있고,
    상기 엔진의 좌우 일측면에 설치됨과 아울러 상방에 배기 가스 출구를 구비한 배기 매니폴드와,
    그 배기 매니폴드 상방에서 지지됨과 아울러 그 배기 매니폴드의 배기 가스 출구측에 배기 가스 입구측이 연결되어 상기 엔진의 배기 가스를 정화하는 배기 가스 정화 장치를 구비하고,
    상기 배기 가스 정화 장치를 상기 엔진의 헤드 커버와 상기 보닛의 좌우 내측면의 일방 사이에서 상기 엔진의 좌우일측면에 대하여 평행하게 배치하고,
    상기 엔진에 있어서 상기 보닛의 좌우 내측면의 타방을 향한 흡기구에 상기 엔진의 후방을 향해서 연장되는 흡기관을 통해 에어 클리너를 연결하고,
    상기 배기 가스 정화 장치의 일부가 상기 지지 부재의 상단보다 상방에 배치되는 한편, 상기 에어 클리너는 상기 지지 부재의 상단보다 하방에 배치되고,
    상기 에어 클리너는 상기 엔진을 사이에 두고 상기 배기 가스 정화 장치의 반대 측이며, 또한, 상기 엔진의 후방에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 배기 가스 정화 장치는 상기 엔진의 실린더 헤드에 연결된 지지체에 의해 지지되어 있고,
    상기 지지체는 상기 엔진의 냉각팬측에서 고정된 제 1 브래킷 레그와, 상기 엔진의 플라이휠 하우징측에서 고정된 제 2 브래킷 레그이며,
    상기 제 2 브래킷 레그는 상기 배기 가스 정화 장치에 있어서의 배기 가스 이동 방향의 상류측을 지지함과 아울러 상기 제 1 브래킷 레그가 상기 배기 가스 정화 장치에 있어서의 배기 가스 이동 방향의 하류측을 지지하고 있고,
    상기 배기 가스 정화 장치는 상기 제 1 브래킷 레그와 상기 제 2 브래킷 레그의 사이가 되는 위치에서 상기 배기 매니폴드와 연결하는 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
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