(57)【要約】【課題】排気ガス浄化装置２の排気下流側に消音器を取り付けず、当該排気下流側を塞ぐ蓋体に排気ガス出口３８ａを開口させた構造において、例えば圧力損失低減のためやいたずら等で、排気ガス出口３８ａから棒等の異物を差し込まれれば、簡単にスートフィルタ４０を破壊されてしまうという懸念を解消する。【解決手段】エンジン１が排出した排気ガスを浄化する複数のフィルタ体３９，４０と、前記複数のフィルタ体３９，４０を内蔵する浄化ケーシング３８とを備える排気ガス浄化装置２において、前記浄化ケーシング３８の排気下流側を塞ぐ蓋体１００に排気ガス出口３８ａを開口させる。前記蓋体１００の内面側に、前記浄化ケーシング３８内部への異物挿入を阻止する邪魔板１０１を設ける。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンが排出した排気ガスを浄化する複数のフィルタ体と、前記複数のフィルタ体を内蔵する浄化ケーシングとを備える排気ガス浄化装置において、
前記浄化ケーシングの排気下流側を塞ぐ蓋体に排気ガス出口を開口させており、前記蓋体の内面側に、前記浄化ケーシング内部への異物挿入を阻止する邪魔板が設けられている、
排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記浄化ケーシングに排気圧センサパイプを介して排気圧力センサを接続する構造であって、
前記排気圧センサパイプの一端側にある締結ボス体に回り止め体が設けられており、前記浄化ケーシングに前記回り止め体を係止させて前記締結ボス体を締結するように構成されている、
請求項１に記載した排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ディーゼルエンジン等に搭載される排気ガス浄化装置に係り、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）等を除去する排気ガス浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）の排気経路中に、排気ガス浄化装置としてディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）を設け、エンジンから排出された排気ガスをＤＰＦにて浄化処理する技術が知られている（特許文献１参照）。また、ＤＰＦにおいては、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蔵させる技術が知られている（例えば特許文献２参照）。更に、ＤＰＦにおいて、酸化触媒内蔵のケースとスートフィルタ内蔵のケースとを、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３及び４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２６３５９３号公報
【特許文献２】特開２００５−１９４９４９号公報
【特許文献３】特開２００９−２２８５１６号公報
【特許文献４】特開２００９−９１９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＤＰＦの排気下流側（出口側）に消音器を取り付けず、当該排気下流側を塞ぐ蓋体に排気ガス出口を開口させた構造の場合、前記排気ガス出口に排気管等を介して消音器が取り付けられることになる。しかし、前記排気管を取り外してしまえば、前記排気ガス出口から前記ＤＰＦ内のスートフィルタが見えるから、例えば圧力損失低減のためやいたずら等で、前記排気ガス出口から棒等の異物を差し込まれれば、簡単にスートフィルタを破壊されてしまうという懸念があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願発明は、上記のような現状を検討して改善を施した排気ガス浄化装置を提供することを技術的課題としている。
【０００６】
請求項１の発明は、エンジンが排出した排気ガスを浄化する複数のフィルタ体と、前記複数のフィルタ体を内蔵する浄化ケーシングとを備える排気ガス浄化装置において、前記浄化ケーシングの排気下流側を塞ぐ蓋体に排気ガス出口を開口させており、前記蓋体の内面側に、前記浄化ケーシング内部への異物挿入を阻止する邪魔板が設けられているというものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載した排気ガス浄化装置において、前記浄化ケーシングに排気圧センサパイプを介して排気圧力センサを接続する構造であって、前記排気圧センサパイプの一端側にある締結ボス体に回り止め体が設けられており、前記浄化ケーシングに前記回り止め体を係止させて前記締結ボス体を締結するように構成されているというものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によると、エンジンが排出した排気ガスを浄化する複数のフィルタ体と、前記複数のフィルタ体を内蔵する浄化ケーシングとを備える排気ガス浄化装置において、前記浄化ケーシングの排気下流側を塞ぐ蓋体に排気ガス出口を開口させており、前記蓋体の内面側に、前記浄化ケーシング内部への異物挿入を阻止する邪魔板が設けられているから、仮に前記排気ガス出口に連通する排気管を取り外したとしても、前記排気ガス出口は前記邪魔板で内側からカバーされることになり、前記邪魔板の存在によって前記浄化ケーシング内部への異物挿入を阻止できる。従って、例えば圧力損失低減のためやいたずら等で前記排気ガス出口から棒等の異物を差し込んで、前記浄化ケーシング内の前記フィルタ体を破壊されるのを防止できる。
【０００９】
請求項２の発明によると、前記浄化ケーシングに排気圧センサパイプを介して排気圧力センサを接続する構造であって、前記排気圧センサパイプの一端側にある締結ボス体に回り止め体が設けられており、前記浄化ケーシングに前記回り止め体を係止させて前記締結ボス体を締結するように構成されているから、前記浄化ケーシングに前記締結ボス体を締結する際は、前記浄化ケーシングに前記回り止め体が係止されるまで、前記締結ボス体をねじ込めばよい。そうすると、前記排気圧センサパイプを必ず所定の姿勢に維持した上で前記浄化ケーシングに固定でき、前記排気圧センサパイプの組付け作業性を格段に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】エンジンを斜め前方から見た斜視図である。
【図２】エンジンの左側面図である。
【図３】エンジンの右側面図である。
【図４】エンジンの平面図である。
【図５】エンジンの正面図である。
【図６】エンジンの背面図である。
【図７】排気ガス浄化装置の断面説明図である。
【図８】蓋体を内面側から見た斜視図である。
【図９】排気ガス浄化装置の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
はじめに、図１〜図６を参照しながら、コモンレール式のエンジン１の概略構造について説明する。なお、以下の説明では、クランク軸線と平行な両側部（クランク軸線を挟んで両側の側部）を左右、冷却ファン９配置側を前側、フライホイルハウジング１０配置側を後側と、排気マニホールド７配置側を左側、吸気マニホールド６配置側を右側と称して、これらを便宜的に、エンジン１における四方及び上下の位置関係の基準としている。
【００１３】
図１〜図６に示すように、農業機械や建設・土木機械といった作業機械に搭載される原動機としてのエンジン１は、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（ＤＰＦ）を備えている。排気ガス浄化装置２によって、エンジン１から排出される排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）が除去されると共に、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）が低減される。
【００１４】
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の前側面に冷却ファン９を設ける。シリンダブロック４の後側面にフライホイルハウジング１０を設ける。フライホイルハウジング１０内にフライホイル１１を配置する。
【００１５】
クランク軸３（エンジン出力軸）にフライホイル１１を軸支する。作業機械（バックホウやフォークリフト等）の作動部に、クランク軸３を介してエンジン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、エンジン１の各潤滑部に供給される。
【００１６】
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、作業機械に搭載される燃料タンク（図示省略）を接続する。
【００１７】
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からエンジン１の各気筒に噴射される。なお、フライホイルハウジング１０にエンジン始動用スタータ１８を設けている。
【００１８】
シリンダブロック４の前面左寄りの部位には、冷却水潤滑用の冷却水ポンプ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。作業機械に搭載されるラジエータ（図示省略）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、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。
【００１９】
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、防振ゴムを有する機関脚体（図示省略）がそれぞれボルト締結される。エンジン１は、前記各機関脚体を介して、作業機械（バックホウ、フォークリフトカー等のエンジン取付けシャーシ）に防振支持される。
【００２０】
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（図示省略）を連結する。新気（外部空気）が、前記エアクリーナから、ＥＧＲ装置２６を介して吸気マニホールド６に送られる。
【００２１】
ＥＧＲ装置２６は、ディーゼルエンジンの排気ガスの一部（排気マニホールドからのＥＧＲガス）と新気（エアクリーナからの外部空気）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（コレクタ）（図示省略）と、前記エアクリーナにＥＧＲ本体ケース２７を連通させる吸気スロットル部材（図示省略）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に前記ＥＧＲ本体ケースを連通させるＥＧＲバルブ部材（図示省略）とを備えている。
【００２２】
すなわち、吸気マニホールド６と新気導入用の前記吸気スロットル部材とが前記ＥＧＲ本体ケースを介して接続されている。そして、前記ＥＧＲ本体ケースには、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。なお、前記ＥＧＲ本体ケースは、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。
【００２３】
また、再循環排気ガス管３０の出口側がＥＧＲ装置２６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に連結されている。ＥＧＲ装置２６内のＥＧＲバルブ（図示省略）の開度を調節することにより、ＥＧＲ装置２６へのＥＧＲガスの供給量を調節する。
【００２４】
上記の構成により、前記エアクリーナから前記吸気スロットル部材を介してＥＧＲ装置２６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装置２６内に、ＥＧＲガス（排気マニホールドから排出される排気ガスの一部）を供給する。前記エアクリーナからの新気と、排気マニホールド７からのＥＧＲガスとが、ＥＧＲ装置２６内で混合された後、ＥＧＲ装置２６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、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、エンジン１からのＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量が低減される。
【００２５】
次いで、排気ガス浄化装置２について説明する。排気ガス浄化装置２は、浄化入口管３６を有する浄化ケーシング３８を備える。浄化ケーシング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（フィルタ体）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（フィルタ体）とを、排気ガス移動方向に直列に並べている。なお、浄化ケーシング３８の排気ガス出口３８ａに、図示しない排気管を介して消音器を連結し、前記消音器を介して排気ガスを機外に排出する。
【００２６】
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内に一側端面（取入れ側端面）から供給される。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。エンジン１の排気ガス中の粒状物質（ＰＭ）の除去に加え、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。
【００２７】
浄化ケーシング３８の排気上流側の外周部に浄化入口管３６が設けられている。浄化ケーシング３８の排気下流側の端部には蓋体１００が溶接固定されている。浄化ケーシング３８の排気下流側の端部を蓋体１００によって塞いでいる。蓋体１００の略中央部に排気ガス出口３８ａが開口している。蓋体１００の内面側には、浄化ケーシング３８内部への異物挿入を阻止する邪魔板１０１が設けられている（図７及び図８参照）。邪魔板１０１はパンチングメタル製や金網製といった通気性カバーに構成されている。実施形態の邪魔板１０１には多数の小穴が空いている。仮に排気管（図示省略）を取り外したとしても、排気ガス出口３８ａは邪魔板１０１で内側からカバーされることになり、邪魔板１０１の存在によって浄化ケーシング３８内部への異物挿入を阻止できる。従って、例えば圧力損失低減のためやいたずら等で排気ガス出口３８ａから棒等の異物を差し込んで、浄化ケーシング３８内のスートフィルタ４０を破壊されるのを防止できる。
【００２８】
また、サーミスタ形の排気ガス温度センサ４２が浄化ケーシング３８に付設される。排気ガス温度センサ４２からは三本のセンサ配管４２ａ〜４２ｃが延びている。各センサ配管４２ａ〜４２ｃ先端の検出部分は、ディーゼル酸化触媒３９よりも排気上流側、ディーゼル酸化触媒３９とスートフィルタ４０との間、並びに、スートフィルタ４４よりも排気下流側にそれぞれ突入していて、それぞれの空間内の排気ガス温度を検出する。前記排気ガス温度センサ４２にて排気ガス温度を電気信号に変換して、エンジンコントローラ（図示省略）に出力するように構成している。
【００２９】
更に、浄化ケーシング３８に排気圧力センサ４４を付設する。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、排気圧力センサ４４にて検出する。前記排気ガスの圧力差を電気信号に変換して、エンジンコントローラ（図示省略）に出力するように構成している。スートフィルタ４０の上流側と下流側間の排気圧力差に基づき、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。
【００３０】
図１〜図６に示す如く、浄化ケーシング３８の出口挟持フランジ４５にセンサブラケット４６をボルト締結して、浄化ケーシング３８の外面側にセンサブラケット４６を配置させる。電気配線コネクタを一体的に設けた排気圧力センサ４４がセンサブラケット４６に取付けられる。浄化ケーシング３８の外側面に排気圧力センサ４４が配置される。排気圧力センサ４４には、排気圧センサパイプとしての上流側センサパイプ４７及び下流側センサパイプ４８の一端側がそれぞれ接続される。浄化ケーシング３８内のスートフィルタ４０を挟むように、上流側と下流側の各センサ配管ボス体４９，５０が浄化ケーシング３８に配置される。各センサ配管ボス体４９，５０に、各センサパイプ４７，４８の他端側に設けられた締結ボス体１０５，１０６が管継手ボルト１０７を介して締結される。
【００３１】
実施形態の浄化ケーシング３８は二重筒構造に構成されている（図７参照）。各センサ配管ボス体４９，５０は、浄化ケーシング３８の内筒側に、スートフィルタ４４を挟むような位置関係で溶接固定されている。各センサ配管ボス体４９，５０の外向き突端側は、浄化ケーシング３８の外筒側（外周側）に形成された開口穴１０９，１１０から半径外向きに突出している。各センサパイプ４７，４８の締結ボス体１０５，１０６には、フック状の回り止め体１１１，１１２が設けられている。センサ配管ボス体４９，５０に管継手ボルト１０７を介して締結ボス体１０５，１０６を締結する際は、浄化ケーシング３８の開口穴１０９，１１０の縁部に回り止め体１１１，１１２が係止されるまで、センサ配管ボス体４９，５０に締結ボス体１０５，１０６をねじ込む。これにより、各センサパイプ４７，４８が必ずセンサブラケット４６（ひいては排気圧力センサ４４）に向けて延びる同じ姿勢で、センサ配管ボス体４９，５０に締結ボス体１０５，１０６が固定されることになり、各センサパイプ４７，４８の組付け作業性を格段に向上できる。
【００３２】
上記の構成により、スートフィルタ４０の流入側の排気ガス圧力と、スートフィルタ４０の流出側の排気ガス圧力の差（排気ガスの差圧）が、排気圧力センサ４４を介して検出される。スートフィルタ４０に捕集された排気ガス中の粒子状物質の残留量が排気ガスの差圧に比例するから、スートフィルタ４０に残留する粒子状物質の量が所定以上に増加したときに、排気圧力センサ４４の検出結果に基づき、スートフィルタ４０の粒子状物質量を減少させる再生制御（例えば排気温度を上昇させる制御）が実行される。また、再生制御可能範囲以上に、粒子状物質の残留量がさらに増加したときには、浄化ケーシング３８を着脱分解して、スートフィルタ４０を掃除し、粒子状物質を人為的に除去するメンテナンス作業が行われる。
【００３３】
なお、排気ガス温度センサ４２の電気配線コネクタ５３をセンサブラケット４６に固着する。排気圧力センサ４４の電気配線コネクタと、排気ガス温度センサ４２の電気配線コネクタ５３の各接続方向を同一方向に向けた姿勢で、前記各コネクタ５３を支持する。
【００３４】
次に、エンジン１に排気ガス浄化装置２を付設する構造について説明する。排気マニホールド７にターボ過給機９１を設ける。排気マニホールド７とターボ過給機９１に前記ハウジング支持体９２がボルト締結されている。ハウジング支持体９２に対して排気ガス浄化装置２の前後方向の取付け位置を前後動可能に調節できる。ハウジング支持体９２の中空部を介して、エンジン１の排気ガスを排気マニホールド７から排気ガス浄化装置２に供給する。
【００３５】
さらに、入口側ブラケット体９３と出口側ブラケット体９４を設ける。排気ガス浄化装置２の排気ガス移動方向とエンジン１のクランク軸３軸芯線（出力軸芯線）とを平行に形成する。入口側ブラケット体９３と出口側ブラケット体９４は、クランク軸３軸芯線と交叉する方向に幅広に形成された板状に形成する。
【００３６】
シリンダヘッド５の前面に出口側ブラケット体９４の二股状下端部をボルト締結させ、シリンダヘッド５の後面に入口側ブラケット体９３の下端部をボルト締結する。シリンダヘッド５の前面と後面の２面に、出口側ブラケット体９４と入口側ブラケット体９３を立設させる。出口側ブラケット体９４と入口側ブラケット体９３とによって、エンジン１のシリンダヘッド５にガス浄化ハウジング６０の排気ガス入口側と排気ガス出口側をそれぞれ支持させている。
【符号の説明】
【００３７】
１  エンジン
２  排気ガス浄化装置
３８  浄化ケーシング
３８ａ  排気ガス出口
３９  ディーゼル酸化触媒（フィルタ体）
４０  スートフィルタ（フィルタ体）
４４  排気圧力センサ
４６  センサブラケット
４７  上流側センサパイプ
４８  下流側センサパイプ
４９，５０  センサ配管ボス体
１００  蓋体
１０１  邪魔板
１０５，１０６  締結ボス体
１０７  管継手ボルト
１０９，１１０  開口穴
１１１，１１２  回り止め体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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