JP3381020B2 - 建設機械のエンジン吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建設機械のエンジ
ン吸気装置、さらに詳しくは、比較的広いスペースが必
要なエンジン吸気配管等をエンジン室にコンパクトに配
設することができるエンジン吸気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設機械、例えば典型的な建設機械であ
る油圧ショベルは、下部走行体と、この下部走行体上に
旋回自在に装着されている上部旋回体とを備え、上部旋
回体には動力源であるエンジンが収容されているエンジ
ン室が形成されている。エンジン室には、エアクリーナ
からの吸気をエンジンに供給する吸気管路を有する吸気
装置が設けられている。エンジン室にはまた、エンジン
の冷却水を冷却するためのラジエータ、油圧作動油を冷
却するためのオイルクーラ等の冷却装置が備えられてい
る。エンジン室にはさらに、エンジン排気マフラが備え
られている。

【０００３】建設機械におけるエンジンの排気音は、騒
音防止対策の必要な大きな騒音源である。そこでエンジ
ン室には大型の大容量のエンジン排気マフラが備えられ
ている。一方、都市部あるいは住宅地等での建設工事に
おいては、建設機械のさらなる騒音低減が要求され、そ
の対策の一つとして、エンジンの吸気系を流れる空気音
の低減対策が行われる。このエンジン吸気系の騒音低減
のためには、エンジン吸気管路に吸気マフラが設けられ
る。周知の吸気マフラとしては、共鳴空間を吸気管路に
設けて特定の周波数の共鳴現象を利用する共鳴型マフ
ラ、吸気管路を拡大して管路断面の拡大縮小による音波
の反射現象を利用する膨張型マフラ等が用いられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したとおりの形態
の従来の建設機械のエンジン吸気装置には、次のとおり
の解決すべき問題があった。すなわち、 （１）建設機械のエンジン室に設けられている排気マフ
ラ、ラジエータ、オイルクーラ等の機器類は比較的大型
であるために、吸気マフラを設けるスペースが狭く制限
される。吸気マフラを設けるためには、エンジン室の大
きさ、エンジン室内の機器類の配置等の変更が必要にな
る。 （２）吸気管路、すなわち吸入空気の管路は比較的大径
であり、またエンジンを囲っているエンジン隔壁を通し
てエンジン本体に配管するために、吸気管路の構造が複
雑になる。しかも吸気管路は柔軟性が少ないので、吸気
管路は組み立てにくい。 （３）吸気管路に連結されているエアクリーナは、エア
クリーナエレメントの清掃、交換等の保守の必要な重要
なものであるが、エンジン室にはラジエータ、オイルク
ーラ、またそれらに接続されている水配管、油配管、そ
してエンジン排気マフラ等が配設されているために、エ
アクリーナの取付位置が制限され、エアクリーナの保守
が行いにくい。

【０００５】本発明は上記事実に鑑みてなされたもの
で、その技術的課題は、（１）吸気管路を簡素化するこ
とができ、（２）吸気マフラをエンジン室の大きさ、機
器類の配置等を変更することなしに設けることができ、
（３）エアクリーナの配置が自由に行える、建設機械の
エンジン吸気装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記技
術的課題を解決するために、エンジン室に収容されてい
るエンジンにエアクリーナからの吸気を供給する吸気管
路を有する建設機械のエンジン吸気装置において、該エ
ンジンにエアクリーナからの空気を供給する吸気管路
は、該エンジンのラジエータ支持フレームに形成されて
いる空気室に連結されている、ことを特徴とする建設機
械のエンジン吸気装置が提供される。

【０００７】好適実施形態においては、該空気室によっ
て吸気マフラが形成されている。また、該空気室は吸気
入口孔及び吸気出口孔を有しており、該吸気入口孔に該
エアクリーナが接続されている。

【０００８】したがって、本発明による建設機械のエン
ジン吸気装置においては、吸気管路はエンジンのラジエ
ータ支持フレームに形成されている空気室に連結され、
ラジエータ支持フレーム内に形成されている空気室によ
って吸気マフラが形成されるから、空気管路は簡素化さ
れ、エンジン室の大きさ、機器類の配置等を変更するこ
となしに吸気管路に吸気マフラが設けられる。さらに、
エアクリーナは、エンジン本体に直接配管することなし
にこの空気室に接続されるから、エアクリーナの配置を
任意の位置に自由に行うことができる。

【０００９】なお、本発明におけるラジエータ支持フレ
ームとは、ラジエータ、オイルクーラ等の冷却装置をエ
ンジン室内に支持するためのフレームを意味し、必ずし
もラジエータのみを支持するものではなく、またエンジ
ン室の床面と冷却装置との間を連結するもののみだけで
はなく、エンジン室の側面、上面あるいは他の適宜の部
材等とも連結するものも含んでいる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従って構成された
建設機械のエンジン吸気装置の好適実施形態を図示して
いる添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。

【００１１】図１を参照して、全体を番号２で示す典型
的な建設機械である油圧ショベルを説明すると、油圧シ
ョベル２は、下部走行体４と、この下部走行体４上に旋
回自在に装着されている上部旋回体６とを備え、上部旋
回体６には動力源であるエンジン８が収容されているエ
ンジン室１０が形成されている。エンジン室１０の前方
（図１において左方）には、作業機１２及び運転室１４
が、エンジン室１０の後方（図１において右方）にはカ
ウンタウエイト１６が装着されている。

【００１２】図２及び図３を参照して、先ずエンジン室
１０のエンジン８の周辺の機器類の配置及び全体を番号
２２で示すエンジン吸気装置の概要を説明すると、エン
ジン室１０には、エンジン室１０内に設けられているエ
アクリーナ１８からの吸気をエンジン８に供給する吸気
管路２０、２１を有する吸気装置２２が設けられてい
る。エンジン室１０にはまた、エンジン８の冷却水を冷
却するためのラジエータ２４及び油圧作動油を冷却する
ためのオイルクーラ２６を有する冷却装置２８が備えら
れている。ラジエータ２４及びオイルクーラ２６は、エ
ンジン８により回転駆動される冷却ファン８ａによって
生成される冷却風により冷却される。エンジン室１０に
はさらに、エンジン排気マフラ３０、エンジン８により
駆動され油圧作動油を吐出する油圧ポンプ３２が設けら
れている。（なお、ラジエータ２４の水配管、オイルク
ーラ２６の油配管の図示は省略されている）

【００１３】図２及び図３を参照してエンジン室１０の
構造を説明すると、エンジン室１０は、エンジン室１０
の床面である下面（図２において下側）を形成する主フ
レーム１０ａと、左側面（図２及び図３において左側）
を形成する開閉自在なドア１０ｂと、右側面（図２及び
図３において右側）を形成する開閉自在なドア１０ｃ
と、上面（図２において上側）を形成するエンジンフー
ド１０ｄを備えている。エンジン室１０の後面（図３に
おいて下側）はカウンタウエイト１６によって規定され
ている。また、エンジン室１０の前面（図２において上
側）は運転室１４他によって規定されている（図示は省
略されている）。エンジン室１０のエンジン８の回りに
はエンジン隔壁１１が設けられている。このエンジン隔
壁１１は、エンジン騒音の外部への放出を減らし、また
万一油圧ポンプ３２等から油圧作動油が洩れた際の着火
を防止している。エンジン隔壁１１は、エンジン室１０
を上方から見て（図３の状態）略矩形に形成されてい
る。矩形の一辺がカウンタウエイト１６により規定され
ている。カウンタウエイト１６の反対側に隔壁１１ａ
が、エンジン８の冷却ファン８ａ側に隔壁１１ｂが、隔
壁１１ｂの反対側に隔壁１１ｃがそれぞれ形成されてい
る。隔壁１１ｂはラジエータ２４及びオイルクーラ２６
を囲んで形成され、また隔壁１１ｃには油圧ポンプ３２
が取り付けられている。エンジン室１０の主フレーム１
０ａにはラジエータ２４及びオイルクーラ２６を支持す
るラジエータ支持フレーム３４が形成されている。エン
ジン８は、主フレーム１０ａに立設されているエンジン
支持フレーム８ｂ及び８ｃに取り付けられている。

【００１４】図２及び図３とともに図４を参照して、ラ
ジエータ支持フレーム３４及びラジエータ支持フレーム
３４に形成されている空気室３５を説明する。ラジエー
タ支持フレーム３４は断面をチャンネル形状にしてエン
ジン室１０の主フレーム１０ａ上にエンジン隔壁１１ｂ
の延在する方向に長尺に形成され、チャンネル形状断面
の開口部が主フレーム１０ａに溶接により一体的に取り
付けられている。ラジエータ支持フレーム３４の長手方
向両端部はプレート３４ａ、３４ｂによりそれぞれ塞が
れラジエータ支持フレーム３４の内部には閉空間の空気
室３５が形成されている。ラジエータ支持フレーム３４
のチャンネル形状断面の平行する２辺を貫通して主フレ
ーム１０ａに平行に円筒管３４ｃが両端部をラジエータ
支持フレーム３４の平行２辺から突出して取り付けられ
ている。円筒管３４ｃにより、エンジン８側に吸気出口
孔３５ｂが、他側に吸気入口孔３５ａが形成されてい
る。空気室３５内に位置する円筒管３４ｃの長手方向中
央部には周囲の空気室３５に開口する複数個の小孔３４
ｄが形成されている。かくして、小孔３４ｄと空気室３
５によって共鳴型の吸気マフラ４０が形成されている。

【００１５】図２〜図４を参照して説明を続けると、エ
アクリーナ１８はエンジン室１０の開閉自在なドア１０
ｂと冷却装置２８のオイルクーラ２６との間のドア１０
ｂを開けて保守のし易い位置に取り付けられている（取
付手段の図示は省略されている）。エアクリーナ１８は
吸気管路２０により空気室３５の吸気入口孔３５ａに接
続されている。空気室３５の吸気出口孔３５ｂは吸気管
路２１によりエンジン８の吸気マニホールド開口８ｄに
接続されている。かくして、外気をエンジン８の吸気マ
ニホールド開口８ｄに導く吸気装置２２、すなわち外気
の入口であるエアクリーナ１８、吸気管路２０、エンジ
ン室１０に一体的に形成されている空気室３５、吸気管
路２１が形成されている。

【００１６】図２〜図４を参照して上述したとおりの建
設機械のエンジン吸気装置２２の作用を説明すると、 （１）吸気管路２０及び吸気管路２１は、エンジン室１
０のラジエータ支持フレーム３４に一体的に形成されて
いる空気室３５を介して配管されるので、エンジン隔壁
１１を通さなくてよいから、吸気管路は簡素化される。 （２）空気室３５は、エンジン室１０内のラジエータ支
持フレーム３４の中に設けられるから、エンジン室１０
内の既存のスペースが有効に利用される。 （３）空気室３５によって吸気マフラ４０が形成される
から、吸気マフラを設けるために、エンジン室１０の大
きさ、機器類の配置等を変える必要がない。 （４）吸気マフラ４０は、円筒管３４ｃの小孔３４ｄと
背後の空気室３５で形成される共鳴器によって、共鳴器
の固有周波数と一致する周波数の入射音を共鳴吸収させ
低減させる。 （５）エアクリーナ１８は、エンジン隔壁１１の外側と
なる、空気室３５の吸気入口孔３５ａに吸気管路２０に
よって接続することができるから、エアクリーナ１８
を、保守のし易い位置に自由に設けることができる。

【００１７】次に、図５〜図７を参照してラジエータ支
持フレーム３４に形成することができる吸気マフラの他
の形態である、吸気マフラ５０、吸気マフラ６０及び吸
気マフラ７０について説明する。なお、図５〜図７にお
いて図４と実質上同一の部分は同一の符号で示されてい
る。

【００１８】図５を参照して吸気マフラ５０を説明する
と、吸気マフラ５０は共鳴型マフラの他の形態を示して
いる。吸気マフラ５０は、空気室３５がラジエータ支持
フレーム３４の平行する２辺に平行な仕切りプレート５
０ａによって二つの連通する空気室５０ｂ及び空気室５
０ｃに分けられている。空気室５０ｂ及び空気室５０ｃ
はラジエータ支持フレーム３４の一端のプレート３４ｂ
側で仕切りプレート５０ａが開放されて連通している。
空気室５０ｂは吸気出口孔３５ｂ側に、空気室５０ｃは
吸気入口孔３５ａ側に設けられている。前述の吸気マフ
ラ４０の円筒管３４ｃと実質上同じに設けられている円
筒管５０ｄには複数個の小孔５０ｅが一方の空気室５０
ｂに開口している。かくして、吸気マフラ５０において
は共鳴空間の空気室３５の形を吸気マフラ４０とは変え
て共鳴周波数を設定している。

【００１９】図６を参照して吸気マフラ６０を説明する
と、吸気マフラ６０は共鳴型マフラのさらに他の形態を
示している。吸気マフラ６０は、空気室３５が吸気マフ
ラ５０と同様に仕切りプレート６０ａによって、連通す
る二つの空気室６０ｂ及び空気室６０ｃに分けられ、プ
レート３４ｂ側で仕切りプレート６０ａが開放されて連
通している。空気室６０ｂは吸気出口孔３５ｂ側に、空
気室６０ｃは吸気入口孔３５ａ側に設けられている。円
筒管６０ｄ、６０ｄが吸気入口孔３５ａ及び吸気出口孔
３５ｂを形成して設けられ、空気室６０ｂ及び空気室６
０ｃの空気の流れる空間の長さにより共鳴周波数を設定
している。

【００２０】図７を参照して吸気マフラ７０を説明する
と、吸気マフラ７０は膨張型マフラを形成している。吸
気マフラ７０には、内径ｄの円筒管７０ｃ、７０ｃが、
吸気入口孔３５ａ及び吸気出口孔３５ｂをそれぞれ形成
して設けられている。空気室３５内には内径ｄより大径
に内径Ｄの円筒部材７０ａで形成する空気室７０ｂが形
成されている。吸気管路の内径の拡大（内径Ｄ）縮小
（内径ｄ）による音波の反射現象を利用して騒音周波数
の減衰が行われる。

【００２１】以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細
に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定される
ものではなく、本発明の範囲内においてさまざまな変形
あるいは修正ができるものである。例えば、 （１）本発明の実施の形態における空気室３５は、エン
ジン室１０の主フレーム１０ａと冷却装置２８との間で
主フレーム１０ａに一体的に溶接されているラジエータ
支持フレーム３４に形成されているが、空気室３５が形
成されるラジエータ支持フレーム３４を単独で製作し、
主フレーム１０ａにボルト、ナット等の締結手段によっ
て取り付けても良い。 （２）また、図８〜図１０に示す全体を番号８０で示す
ラジエータ支持フレームのように、ラジエータ支持フレ
ーム３４の他に、冷却装置２８のラジエータ２４及びオ
イルクーラ２６を囲うように形成されるラジエータ支持
フレーム８０を備える場合にあっては、ラジエータ支持
フレーム８０に空気室８２、吸気入口孔８２ａ、吸気出
口孔８２ｂ等を設けることができる。また、空気室８２
と空気室３５とは適宜連通させて用いることができる。
なお、図８〜図１０において図２及び図３と同一の部
分、また実質上同一の部分は同一の番号で示しその説明
は省略する。 （３）本発明の実施の形態における空気室３５には、吸
気入口孔３５ａ及び吸気出口孔３５ｂが形成されている
が、吸気入口孔３５ａ及び吸気出口孔３５ｂを一緒にし
て１個にしても、空気室３５に吸気マフラを形成するこ
とができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明に従って構成された建設機械のエ
ンジン吸気装置によれば、（１）吸気管路を簡素化する
ことができ、（２）吸気マフラをエンジン室の大きさ、
機器類の配置等を変更することなしに設けることがで
き、（３）エアクリーナの配置が自由に行える、建設機
械のエンジン吸気装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成された建設機械のエンジン
吸気装置を備える典型的な建設機械である油圧ショベル
の側面図。

【図２】図１をＡ−Ａ矢印方向に見た断面図。

【図３】図２をＢ−Ｂ矢印方向に見た断面図。

【図４】図２をＣ−Ｃ矢印方向に見た、吸気マフラの一
形態を示す断面図。

【図５】図２をＣ−Ｃ矢印方向に見た、吸気マフラの他
の形態を示す断面図。

【図６】図２をＣ−Ｃ矢印方向に見た、吸気マフラのさ
らに他の形態を示す断面図。

【図７】図２をＣ−Ｃ矢印方向に見た、吸気マフラのさ
らに他の形態を示す断面図。

【図８】本発明に従って構成された建設機械のエンジン
吸気装置の他の実施の形態を示す図１をＡ−Ａ矢印方向
に見た断面図。

【図９】図８をＤ−Ｄ矢印方向に見た断面図。

【図１０】図９をＥ−Ｅ矢印方向に見た断面図。

【符号の説明】

２：油圧ショベル（建設機械） ８：エンジン １０：エンジン室 １８：エアクリーナ ２０、２１：吸気管路 ２２：エンジン吸気装置 ３４、８０：ラジエータ支持フレーム ３５、８２：空気室 ３５ａ、８２ａ：吸気入口孔 ３５ｂ、８２ｂ：吸気出口孔 ４０、５０、６０、７０：吸気マフラ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン室に収容されているエンジンに
   エアクリーナからの吸気を供給する吸気管路を有する建
   設機械のエンジン吸気装置において、 該エンジンにエアクリーナからの空気を供給する吸気管
   路は、該エンジンのラジエータ支持フレームに形成され
   ている空気室に連結されている、ことを特徴とする建設
   機械のエンジン吸気装置。
2. 【請求項２】 該空気室によって吸気マフラが形成され
   ている、請求項１記載の建設機械のエンジン吸気装置。
3. 【請求項３】 該空気室は吸気入口孔及び吸気出口孔を
   有しており、該吸気入口孔に該エアクリーナが接続され
   ている、請求項１又は２記載の建設機械のエンジン吸気
   装置。