建设机械的制作方法

专利名称：建设机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备EGR装置的液压挖掘机等建设机械。
背景技术：
以往，作为汽车的排气对策，使用通过将排气气体的一部分抽出并再循环到吸气 侧、使燃烧温度降低而实现NOx (氮氧化物)及PM (颗粒状物质)的减少的EGR (Exhaust Gas Recirculation 排气气体再循环)装置，在液压挖掘机等建设机械中也要求同样装置的导 入。在该EGR装置中，需要将极高温的排气气体冷却为适合于发动机的燃烧等的温 度，作为该冷却技术，公知有专利文献1所示的技术。在该公知技术中，将从排气侧抽出到 EGR管路(排气气体再循环用管路)中的排气气体通过使用散热器的冷却水的EGR用水冷 式冷却器、和使用用来将包括散热器的热交换器冷却的冷却风扇的EGR用空冷式冷却器冷 却，将该已冷却的气体通过EGR阀送回到吸气侧。上述EGR用空冷式冷却器(以下有时单 称作空冷式冷却器)在冷却风扇的前面侧(冷却风的流动的上游侧)以对置于该冷却风扇 整个面的状态设置。但是，在该公知技术中有以下的问题。1) 一般在建设机械中使用的冷却风扇(例如轴流风扇)如周知那样，具备通过其 旋转产生的空气流(冷却风)的压力和流量相对地在风扇内周侧较低、在外周侧变高的特 性。因而，在将空冷式冷却器对置于风扇整个面而配置的上述公知技术中，该空冷式冷却器 的内周侧的冷却效果较低。2)热交换器与冷却器交替地前后重叠配置使冷却风扇的吸入阻力增加、使冷却风 量下降。起因于这些事项1)及2)，冷却器(排气气体)的冷却效率变低，并且连热交换器 的冷却效果都变差。此外，相应于空冷式冷却器的冷却效率较低，必须将水冷式冷却器的冷却效率提 高，所以需要增大作为其水源的散热器。这导致成本上升，使设备布置变得困难。专利文献1 特开2002-188526号公报

发明内容
鉴于此，本发明的目的是提供一种在将EGR用空冷式冷却器配置在冷却风扇的附 近的同时、能够不使热交换器的冷却效果下降而提高上述EGR用空冷式冷却器的冷却效率 的建设机械。因此，有关本发明的建设机械具备上部旋转体，具有上框架；热交换器，设在 上述上框架上，包括中间冷却器及散热器；冷却风扇，设在上述上框架上，旋转以产生将上 述热交换器空冷的冷却风，具有通过其旋转产生的冷却风的压力和流量相对地在风扇内周 侧较低、在外周侧变高的特性；EGR管路，用来从上述发动机的排气侧将排气气体的一部分 抽出而再循环到吸气侧；EGR用空冷式冷却器，将流过该EGR管路的再循环气体冷却。该EGR用空冷式冷却器设在上述冷却风扇的外周侧的位置上，以使其被流过该冷却风扇的外周侧 的冷却风冷却。


图1是表示有关本发明的第1实施方式的包括EGR装置的发动机的吸排气系统的 图。图2是从正面观察图1所示的EGR装置的EGR用空冷式冷却器的图。图3是与图1同样表示有关本发明的第2实施方式的包括EGR装置的发动机的吸 排气系统的图。图4是与图2同样从正面观察图3所示的EGR装置的EGR用空冷式冷却器的图。图5是表示具备有关上述第1及第2实施方式的发动机的吸排气系统的液压挖掘 机的发动机等的配置的概略俯视图。
具体实施例方式通过图1 图4说明本发明的第1及第2实施方式。这些实施方式例示了将本发 明应用在液压挖掘机中的情况。图5是用来说明对两实施方式共通例示的、液压挖掘机中的发动机等的配置的 图，表示搭载在下部行进体上的上部旋转体。该上部旋转体具有上框架1，在该上框架1的 一端部(在图5中是左侧的端部)上安装有具备动臂、斗杆、铲斗的未图示的作业附件。在 设安装该附件的部位的一侧为前侧(对于以后的说明也同样)时的上述上框架1的前端左 侧设置有舱室2。在上框架1的上表面上，设有作为强度部件的左右一对纵板3、4、和分隔壁5、6、7。 纵板3、4在上框架1的左右方向中央部、遍及其前后方向的大致整个区域延伸。分隔壁5 7设在上框架1的后部，其中的分隔壁5设在比左侧的纵板3靠左侧的区域中，分隔壁6设 在两纵板3、4彼此之间的区域中，分隔壁7设在比右侧的纵板4靠右侧的区域中。这些分 隔壁5 7将上述上框架1上前后分隔，在作为其后侧的上框架后端部上形成有发动机室 8。在该发动机室8中，在左右的纵板3、4彼此之间设有发动机9，在该发动机9的右侧设有 液压泵10，在左侧设有用来将上述发动机9冷却的冷却设备。上述冷却设备包括配置在左侧的纵板3的外侧(夹着纵板3与发动机9相反侧) 的冷却风扇11、设置在该冷却风扇11的上游侧的作为热交换器的中间冷却器12、和同样是 热交换器的未图示的散热器及油冷却器。上述冷却风扇11旋转，以产生用来将上述发动机9空冷的冷却风。在该冷却风扇 11中，使用具有上述冷却风的压力和流量相对地在风扇内周侧较低、在外周侧较高的特性 的结构(例如轴流风扇)。在上述冷却风扇11的周围，以从外周覆盖该冷却风扇11的状态设有护罩13。该 护罩13具有在中央包围开口部、并且该开口部如图示那样朝向发动机9侧扩大的形状(有 时称作喇叭口)。设定该护罩13与上述冷却风扇11的相对位置，以实现该冷却风扇11带 来的噪声的降低和风量增加两者。以这样的上框架1上的布置为前提，分别在图1及图2中表示第1实施方式，在图3及图4中表示第2实施方式。1)第1实施方式图1表示有关第1实施方式的、包括EGR装置的发动机的吸排气系统。该系统具 备装备在发动机9上的涡轮增压器14、空气过滤器15、吸气管16及排气管19、吸气岐管17 及排气岐管18、EGR管路20、EGR用空冷式冷却器(以下有时单称作空冷式冷却器)21、EGR 用水冷式冷却器22、和EGR阀23。上述涡轮增压器14具有压缩机14a和涡轮14b，在上述压缩机14a中，通过上述空 气过滤器15及上述吸气管16导入吸气Al。该吸气Al被该压缩机14a加压、被上述中间冷 却器12冷却之后，经由上述吸气岐管17被分配给发动机9的各汽缸。从上述各汽缸排出排气气体A2。该排气气体A2通过排气岐管18被传送给上述涡 轮增压器14的涡轮14b，将该涡轮14b驱动之后，通过排气管19被排出到车外。另一方面，从上述排气岐管18出来的排气气体A2的一部分被抽出到EGR管路20 中，被空冷式冷却器21空冷之后，再被上述EGR用水冷式冷却器22水冷。这样低温化的排 气气体A2的一部分通过EGR阀(用来调节再循环气体量的阀)23与被中间冷却器12冷却 的吸气合流，输送到吸气岐管17中。这样进行排气气体的再循环。上述冷却风扇11固定在从发动机9突出的风扇轴Ila的前端上。在该风扇轴Ila 的中间部分即上述发动机9与上述冷却风扇11之间的部分的外周上，安装有形成为比该冷 却风扇11的直径小径的圆板状的阻力板24。该阻力板24防止向成为负压的风扇中心侧的 冷却风的逆流，将该冷却风向风扇外周侧积极地引导。到此为止的结构与后述的第2实施方式是相同的。在该第1实施方式中，上述空冷式冷却器21设在上述发动机9与上述冷却风扇11 之间的位置上。具体而言，设在冷却风扇11的下游侧、左侧纵板3的上方位置、并且冷却风 扇11的外周侧、作为风扇圆周方向的一部分的位置上。在图1中，空冷式冷却器21设在冷 却风扇11的上部附近。但是，该空冷式冷却器21也可以如图2中用双点划线表示那样设 在从正面观察冷却风扇11的情况下的左或右、或者下部的附近的位置上。上述空冷式冷却器21如图1所示，以该空冷式冷却器21的芯面相对于从冷却风 扇11朝向其外周侧的冷却风倾斜并对置那样的倾斜姿势设置，通过进行这里的冷却风与 上述排气气体A2的热交换而将该排气气体A2空冷。该空冷式冷却器21如上所述，具有通 过上述冷却风扇11的旋转发生的空气流的压力和流量基本上在上述冷却风扇11的内周侧 较低、在外周侧变高的特性，并且配置为，通过流过上述冷却风扇11的外周侧的高压-大流 量的冷却风将排气气体A2冷却，所以与公知技术比较，该冷却器21的冷却效率显著地提 尚ο此外，将该空冷式冷却器21设在上述冷却风扇11的外周侧与将空冷式冷却器对 置于风扇整面配置的上述公知技术相比，能够抑制冷却风扇11的吸入阻力的增加(冷却风 量的减少)，确保热交换器所需要的冷却效果。并且，该空冷式冷却器21仅设在上述冷却风扇11的圆周方向的一部分的位置上， 所以抑制冷却风扇11的吸入阻力的增加的效果变得更高。即，能够不使热交换器的冷却效 果下降而提高EGR用空冷式冷却器21的冷却效率。由空冷式冷却器21低温化的排气气体接着进入到水冷式冷却器22中，通过与冷却水的热交换被进一步冷却。该水冷式冷却器22的负担被抑制了上述空冷式冷却器21的 冷却效率变高的量。这消除了作为水源的散热器的大型化的必要性。进而，根据该实施方式，能够得到以下的效果。(I)空冷式冷却器21由于在发动机9与冷却风扇11之间(冷却风扇11的下游 侧)的位置、即接近于发动机9的位置设在上述冷却风扇11的外周侧，所以能够设置在护 罩13的外侧。这消除了橡皮软管及隔热体的使用的限制，能够通过与发动机9相同的振动 系统容易地设置该冷却器21。(II)如上所述，通过夹着设在上框架1的上表面上的左侧纵板3分别将发动机9 配置在右侧、将冷却风扇11配置在左侧，将空冷式冷却器21设置在原本形成的较大的间隙 中，所以不用为了其设置而形成新的空间，能够简单地设置该冷却器21。(III)由于护罩13具有其开口部随着朝向发动机侧而扩大的形状，并且在风扇轴 Ila的外周上设有阻力板24，所以能够将冷却风积极地导引到处于上述冷却风扇11的外周 侧的EGR冷却器21中而进一步提高冷却效率。(IV)由于空冷式冷却器21在发动机9与冷却风扇11之间设在作为风扇圆周方向 的一部分的位置上，并且以相对于从冷却风扇11朝向其外周侧的冷却风倾斜并对置的倾 斜姿势设置，所以与该空冷式冷却器21以非倾斜姿势设在相同的位置上的情况相比，冷却 风通过该空冷式冷却器21的量增加。这也有助于冷却效率的提高。(V)由于将排气气体用EGR用空冷式冷却器21空冷之后用EGR用水冷式冷却器22 冷却，所以该EGR用水冷式冷却器22的负担变小。这减轻了作为其水源的散热器的负担， 有助于其小型化。接着，基于图3及图4表示第2实施方式。在该第2实施方式中，EGR用空冷式冷 却器21设在冷却风扇11的上游侧、且比中间冷却器12更靠上游侧的位置上。通过该第2实施方式，也能够与第1实施方式同样得到以下的基本的效果(A)及 ⑶。(A)由于空冷式冷却器21由流过风扇外周侧的高压_大流量的冷却风冷却，所以 与公知技术相比该冷却器21的冷却效率显著地提高。(B)由于空冷式冷却器21仅设在风扇外周侧且作为风扇圆周的一部分的位置上， 所以与将空冷式冷却器设置为使其对置于风扇整面的公知技术相比，能够抑制冷却风扇11 的吸入阻力的增加(冷却风量的减少)，确保热交换器所需要的冷却效果。进而，在该第2实施方式中，将该EGR冷却器21在侧视图或主视图中从热交换器 12、25、26偏置配置，以使将被导入冷却前的温度为300 500°C非常高温的排气气体的EGR 冷却器21冷却而高温化的空气不作用于作为热交换器的中间冷却器12、油冷却器25、散热 器26。具体而言，图3及图4例示了在EGR冷却器21设置在冷却风扇11的上部附近的情 况下、EGR冷却器21设置在相对于热交换器12、25、26向上方偏置的位置上的情况。在EGR 冷却器21设置在冷却风扇11的下部附近的情况下，EGR冷却器21只要设置在相对于热交 换器12、25、26向下方偏置的位置上就可以，在EGR冷却器21从冷却风扇11的正面观察设 在该冷却风扇11的左侧部附近或右侧部附近的情况下，EGR冷却器21只要相对于热交换 器12、25、26分别向左侧或右侧偏置设置就可以。在热交换器12、25、26的全部或一部分相 对于其他热交换器在冷却风的流动方向上重叠配置的情况下，也只要将EGR冷却器21与上述同样偏置配置以使其与热交换器不重叠就可以。这样的配置能够减轻EGR冷却器21对 热交换器12、25、26的冷却作用带来的影响。在上述第1、第2两实施方式中，EGR冷却器21和热交换器12、25、26将位置向冷 却风的流动方向的上游侧和下游侧错移而设置。但是，它们只要配置为相互沿上下或左右 排列就可以。此外，在能够解决不能使用橡皮软管及发泡聚氨酯类的隔热体、橡胶类的挡风条 等的问题的情况下，EGR用空冷式冷却器21也可以在护罩13内设在冷却风扇11与中间冷 却器12之间(即冷却风扇11的前侧)。以上，本发明提供一种在将EGR用空冷式冷却器配置在冷却风扇的附近的同时、 能够不使热交换器的冷却效果下降而提高冷却器的冷却效率的建设机械。具体而言，有关 本发明的建设机械具备上部旋转体，具有上框架；热交换器，设在上述上框架上，包括中 间冷却器及散热器；冷却风扇，设在上述上框架上，旋转以产生将上述热交换器空冷的冷却 风，具有通过其旋转产生的冷却风的压力和流量相对地在风扇内周侧较低、在外周侧变高 的特性；EGR管路，用来从上述发动机的排气侧将排气气体的一部分抽出而再循环到吸气 侧；EGR用空冷式冷却器，将流过该EGR管路的再循环气体冷却。该EGR用空冷式冷却器设 在上述冷却风扇的外周侧，以使其被流过该风扇外周侧的冷却风冷却。在该建设机械中，由于EGR用空冷式冷却器设置为使其被流过冷却风扇的外周侧 的高压-大流量的冷却风冷却，所以，第1，与公知技术相比能够显著地提高该冷却器的冷 却效率。第2，由于该冷却器设在风扇外周侧，所以与对置于冷却风扇的整面设置冷却器的 公知技术相比，能够抑制冷却风扇的吸入阻力的增加(冷却风量的减少)而确保热交换器 所需要的冷却效果。即，能够不使热交换器的冷却效率下降而提高EGR用空冷式冷却器的 冷却效率。此外，在并用水冷式冷却器的情况下，能够将该水冷式冷却器的负担抑制空冷式 冷却器的冷却效率变高的量，这消除了作为水源的散热器的大型化的问题。上述EGR用空冷式冷却器优选地设在上述冷却风扇的圆周方向的一部分的位置 上。由此，抑制冷却风扇的吸入阻力的增加(冷却风量的减少)的效果变得更高。可是，根据将EGR用空冷式冷却器配置在冷却风扇的前侧的公知技术，必须将该 EGR用空冷式冷却器布置在从外周侧覆盖该冷却风扇的护罩的内侧。在此情况下，由于导入 到该EGR用空冷式冷却器中的排气气体是高温的，所以不再能使用橡皮软管的配管或用于 堵塞间隙的发泡聚氨酯类的隔热体、橡胶类的挡风条等。此外，上述EGR用空冷式冷却器优选地设置为，使其包含在与发动机共通的振动 系统中，但在上述公知技术中，由于上述EGR用空冷式冷却器从发动机远离，所以必须将用 来支承上述EGR用空冷式冷却器的托架从发动机侧较大地延伸出。该托架的较大的悬伸量 使得难以确保该托架及配管的强度。另一方面，为了使上述EGR用空冷式冷却器的振动系 统成为与发动机的振动系统另外的振动系统，该EGR用空冷式冷却器的周边的配管的连接 方式变得复杂。相对于此，如果EGR用空冷式冷却器在发动机与冷却风扇之间(冷却风扇的下游 侧)设在冷却风扇的外周侧，则能够使该EGR用空冷式冷却器位于接近于发动机的位置且 护罩的外侧。这能够消除橡皮软管及隔热体的使用被限制的问题，并且使该EGR用空冷式 冷却器属于与发动机共通的振动系统。
在液压挖掘机中，一般在上部旋转体的上框架上表面上，沿前后方向设置作为强 度部件的左右的纵板，夹着一个纵板分别在单侧配置发动机、在相反侧配置冷却风扇，所以 在这些发动机与冷却风扇之间形成较大的间隙。在这样的布置中，如果将EGR用空冷式冷 却器设在上述纵板的上方、发动机与冷却风扇之间，则通过使用上述间隙，能够不形成新的 冷却器设置空间而简单地设置该EGR用空冷式冷却器。另一方面，将从外周覆盖冷却风扇的护罩的形状做成其开口部随着朝向发动机侧 逐渐扩大的形状、以及在上述冷却风扇与上述发动机之间设置将冷却风向风扇外周侧导引 的阻力板，能够将冷却风导引到EGR用空冷式冷却器中而进一步提高冷却效率。此夕卜，以EGR用空冷式冷却器在发动机与冷却风扇之间仅设在冷却风扇的圆周方 向的一部分区域中的布置为前提，如果该EGR用空冷式冷却器以相对于从该冷却风扇朝向 该风扇外周侧的冷却风倾斜并对置的倾斜姿势设置，则与在相同位置上以相对于上述冷却 风不倾斜而对置的姿势设置的情况相比，能够使相对于该EGR用空冷式冷却器的冷却风的 通过量增加而提高冷却效率。本发明在具备将由上述EGR用空冷式冷却器冷却后的排气气体进一步冷却的EGR 用水冷式冷却器的情况下也是有效的。在此情况下，由于将由上述EGR用空冷式冷却器冷 却后的气体导入到EGR用水冷式冷却器中，所以该EGR用水冷式冷却器的负担变小。因而， 能够进一步减轻作为其水源的散热器的负担。
权利要求
一种建设机械，其特征在于，具备上部旋转体，具有上框架；热交换器，设在上述上框架上，包括中间冷却器及散热器；冷却风扇，设在上述上框架上，旋转以产生将上述热交换器空冷的冷却风，具有通过其旋转产生的冷却风的压力和流量相对地在风扇内周侧较低、在外周侧变高的特性；排气气体再循环用管路，用来从上述发动机的排气侧将排气气体的一部分抽出而再循环到吸气侧；排气气体再循环用空冷式冷却器，将流过该排气气体再循环用管路的再循环气体冷却；该排气气体再循环用空冷式冷却器设在上述冷却风扇的外周侧的位置上，以使其被流过该冷却风扇的外周侧的冷却风冷却。
2.如权利要求1所述的建设机械，其特征在于，上述排气气体再循环用空冷式冷却器仅设在上述冷却风扇的圆周方向的一部分区域中。
3.如权利要求1或2所述的建设机械，其特征在于，上述排气气体再循环用空冷式冷却器在上述发动机与上述冷却风扇之间设在上述冷 却风扇的外周侧的位置上。
4.如权利要求3所述的建设机械，其特征在于，在上述上框架的上表面上设有沿前后方向延伸的纵板，夹着该纵板分别在单侧设置上 述发动机、在相反侧设置上述冷却风扇，上述排气气体再循环用空冷式冷却器在上述纵板 的上方设在发动机与冷却风扇之间。
5.如权利要求3或4所述的建设机械，其特征在于，具备从外周覆盖上述冷却风扇的护罩，该护罩包围开口部，并且具有该开口部随着朝 向发动机侧而扩大的形状。
6.如权利要求3 5中任一项所述的建设机械，其特征在于，在上述冷却风扇与上述发动机之间，设有将上述冷却风导引到上述冷却风扇的外周侧 的阻力板。
7.如权利要求3 6中任一项所述的建设机械，其特征在于，上述排气气体再循环用空冷式冷却器在上述冷却风扇的圆周方向的一部分区域中，以 相对于从该冷却风扇朝向风扇外周侧的冷却风倾斜并对置的倾斜姿势设置。
8.如权利要求1 7中任一项所述的建设机械，其特征在于，还具备将由上述排气气体再循环用空冷式冷却器冷却的排气气体进一步冷却的排气 气体再循环用水冷式冷却器。
全文摘要
本发明提供一种在将EGR用空冷式冷却器配置在冷却风扇的附近的同时、能够不使热交换器的冷却效果下降而提高EGR用空冷式冷却器的冷却效率的建设机械。该建设机械具备用来从发动机(9)的排气侧将排气气体的一部分抽出而再循环到吸气侧的EGR管路(20)、和将流过该EGR管路(20)的再循环气体冷却的EGR用空冷式冷却器(21)。该EGR用空冷式冷却器(21)设在发动机(9)与冷却风扇(11)之间的位置即冷却风扇(11)的下游侧的位置且在冷却风扇(11)的外周侧，由流过该冷却风扇(11)的外周侧的冷却风冷却。
文档编号F01P11/10GK101952582SQ200980105879
公开日2011年1月19日 申请日期2009年2月18日 优先权日2008年2月21日
发明者横田淳平, 池田泰辅 申请人:神钢建设机械株式会社