CN108350780A - 工程机械的废气净化装置 - Google Patents

Abstract

抑制浓度传感器的测量精度的降低。工程机械的废气净化装置具备：设置于发动机的废气的排气流路中且由还原剂将废气中的氮氧化物进行还原净化的还原催化剂；以及向上述排气流路中喷射还原剂的还原剂喷射装置，上述工程机械的废气净化装置的特征在于，具备：存储还原剂的储存部；配置于上述储存部内且具有检测上述还原剂的浓度的检测部的浓度传感器；向上述检测部喷射上述还原剂的气泡去除装置；以及向上述气泡去除装置供给上述储存部的还原剂的还原剂泵。

Description

工程机械的废气净化装置

技术领域

本发明涉及工程机械的废气净化装置。

背景技术

已知有具备去除废气中的氮氧化物(NOx)的废气净化装置的工程机械(参照专利文献1)。作为这种废气净化装置，在发动机的排气系统配置还原催化剂，从设于比该还原催化剂靠上游侧的排气通路内的还原剂喷射装置供给还原剂。废气中的NOx接触还原剂，在还原催化剂中促进还原反应，从而净化成无害成分。

还原反应是NOx与氨的还原反应，作为高效地产生氨的还原剂，例如使用尿素水溶液(以下，简记为尿素溶液)。尿素溶液存积于尿素溶液箱，基于排气温度、NOx排出量等，由尿素溶液泵从尿素溶液箱吸取所需量，并供给至尿素溶液喷射装置。

在工程机械中，在尿素溶液箱内用浓度传感器监视尿素溶液的浓度，在尿素溶液的浓度有异常的情况下，执行在显示装置的显示画面上显示警告图像、限制发动机的输出等措施。

但是，尿素溶液箱内的尿素溶液由于因工程机械的振动而容易产生气泡，且气泡附着于浓度传感器的检测部，因此存在测量精度降低的问题。若产生浓度异常的误检测，则会在显示画面显示警告图像、限制发动机的输出。专利文献1公开了以下技术：用泡沫捕捉过滤器覆盖浓度传感器的检测部，从而防止泡沫附着于浓度传感器的检测部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005－299441号公报

发明内容

发明所要解决的课题

多数情况下，工程机械的工作环境比汽车恶劣，且在作业中振动较大。因此，在工程机械中，由于水面因振动而起伏，因此在箱内容易产生气泡。另外，相比利用行驶风便能够对发动机室的热进行散热的汽车，在工程机械中，热平衡温度高，因此尿素溶液的温度容易上升，且容易产生因温度上升而引起的气泡。

这样，在工程机械中，相比汽车容易引起气泡的产生，且利用专利文献1记载的捕捉过滤器不能期待充分的效果。另外，专利文献1记载的捕捉过滤器也不是能抑制在捕捉过滤器的内侧产生的气泡附着于浓度传感器的检测部的技术。也就是说，在专利文献1记载的捕捉过滤器中，有浓度传感器的测量精度降低的担忧。

用于解决课题的方案

本发明的一方案的工程机械的废气净化装置具备；设置于发动机的废气的排气流路中且由还原剂将废气中的氮氧化物进行还原净化的还原催化剂；以及向上述排气流路中喷射还原剂的还原剂喷射装置，上述工程机械的废气净化装置的特征在于，具备：存储还原剂的储存部；配置于上述储存部内且具有检测上述还原剂的浓度的检测部的浓度传感器；向上述检测部喷射上述还原剂的气泡去除装置；以及向上述气泡去除装置供给上述储存部的还原剂的还原剂泵。

发明效果

根据本发明，由于能够去除附着于浓度传感器的检测部的气泡，因此能够抑制浓度传感器的测量精度的降低。

附图说明

图1是表示搭载有第一实施方式的废气净化装置的液压挖掘机的示意图。

图2是表示第一实施方式的废气净化装置的结构的图。

图3是示意性表示第二喷射阀的结构的图。

图4是表示由第一实施方式的控制器执行的气泡去除程序的处理的一例的流程图。

图5是表示图4的空气判断处理、上限判断处理以及下限判断处理的一例的流程图。

图6是第二实施方式的控制器的功能框图。

图7是由第二实施方式的控制器执行的气泡去除程序的处理的一例的流程图。

具体实施方式

－第一实施方式－

以下，基于图，对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示搭载有第一实施方式的废气净化装置的工程机械的一例的液压挖掘机的示意图。此外，为了便于说明，如图1所示地规定前后及上下方向。

如图1所示，液压挖掘机具备行驶体3和经由回转轮7能够回转地搭载于行驶体3上的回转体4。行驶体3通过由行驶用液压马达3m驱动左右一对履带3c而行驶。

在回转体4的前部左侧设有驾驶室6，在驾驶室6的后部设有发动机室。在驾驶室6的内部设有供作业者(操作人员)落座的座椅、操作液压挖掘机的各部的操作部件。作业者通过操作驾驶室6内的操作部件而使各部驱动，从而进行挖掘、平整土地等作业。

在发动机室容纳有作为动力源的发动机1、液压泵2等设备。在发动机室的后部安装有用于取得作业时的机体平衡的配重。在回转体4的前部右侧设有前作业装置5。

前作业装置5具备多个前部件，即悬臂8、臂10、以及铲斗12。悬臂8的基端部在回转体4的前部安装为能够以轴14为中心转动。臂10的一端安装为能够以悬臂8的前端的轴15为中心转动。悬臂8以及臂10分别被悬臂缸筒9以及臂缸筒11驱动而起伏。铲斗12安装为能够以臂10的前端的轴16为中心相对于臂10沿上下方向转动，且由铲斗缸筒13驱动。

液压泵2与发动机1连接，被发动机1驱动而吐出工作油。从液压泵2吐出的工作油经由未图示的控制阀供给至驱动前作业装置5的各驱动器(悬臂缸筒9、臂缸筒11以及铲斗缸筒13)、驱动回转轮7的回转用液压马达(未图示)、驱动行驶体3的行驶用液压马达3m。也就是说，液压泵2由发动机1驱动，从液压泵2向各驱动器供给压力油，从而分别驱动行驶体3、回转体4以及前作业装置5。

在回转体4设有去除废气中的氮氧化物(NOx)的废气净化装置100。图2是表示第一实施方式的废气净化装置100的结构的图。废气净化装置100具备：设置于发动机1的废气的排气流路中的NOx净化装置19；作为储存部的尿素溶液箱22；作为还原剂泵的尿素溶液泵23；作为还原剂喷射装置的尿素溶液喷射装置27；气泡去除装置30；以及作为气泡去除控制装置的控制器26。

NOx净化装置19是具备利用尿素溶液来将从发动机1的排气口17排出的废气18含有的氮氧化物(NOx)进行还原净化的还原催化剂的装置。NOx净化装置19例如构成为，在筒体内的上游侧设有作为选择性还原催化剂的尿素SCR(Selective Catalytic Reduction：选择性催化还原法)，且在尿素SCR的下游侧设有氧化催化剂。在NOx净化装置19配设有检测NOx的浓度的NOx传感器39。

尿素溶液喷射装置27配置于尿素SCR的上游侧，且具备向尿素SCR喷射尿素溶液的喷射阀(以下，记作第一喷射阀27a)。第一喷射阀27a经由形成供尿素溶液流通的第一流路的第一配管29a与尿素溶液箱22连接。尿素溶液箱22是存储作为还原剂的尿素溶液20的容器(储存部)。在第一配管29a安装有尿素溶液泵23。如后述，尿素溶液泵23基于来自控制器26的控制信号控制转速，将尿素溶液箱22内的尿素溶液20供给至尿素溶液喷射装置27。在尿素溶液箱22内配设有检测尿素溶液的浓度C的浓度传感器32的检测部32a。另外，在尿素溶液箱22内配设有用于计测尿素溶液20的水位(即剩余量)的浮式水位计(未图示)。

第一喷射阀27a是如下部件：向线圈流动电流从而使含有可动元件和芯的磁路产生磁通，作用向芯侧吸引可动元件的磁引力，从而进行阀芯的开闭。第一喷射阀27a具有与公知的电磁驱动式的燃料喷射阀相同的结构。

第一喷射阀27a根据来自控制器26的控制信号向排气流路中喷射尿素溶液。控制器26基于来自NOx传感器39的检测信号，生成用于控制第一喷射阀27a的开闭的信号。若喷射尿素溶液，则利用NOx净化装置19的尿素SCR并由尿素溶液生成氨，废气中的NOx因氨进行还原反应，分解成水和氮。此外，利用设于NOx净化装置19的尿素SCR的下游侧的氧化催化剂，降低废气中的氨。

在尿素溶液泵23的吐出侧的第一配管29a连接有形成供尿素溶液流通的第二流路的第二配管29b，尿素溶液泵23经由第二配管29b与气泡去除装置30连接。也就是说，尿素溶液泵23的吐出侧的配管分支，分别连接尿素溶液喷射装置27和气泡去除装置30。此外，虽未图示，但是在尿素溶液泵23和尿素溶液箱22连接有设有节流孔的回流配管，尿素溶液的剩余部分经由回流配管返回尿素溶液箱22。

气泡去除装置30具备经由第一配管29a及第二配管29b与尿素溶液箱22连接的喷射阀(以下，记作第二喷射阀30a)。图3是示意性表示第二喷射阀30a的结构的图。如图3所示，第二喷射阀30a是电磁式喷射阀，且具备导入来自第二配管29b的尿素溶液的筒体、开闭筒体的喷射口301的阀芯302、向喷射口301拉紧阀芯302的螺旋弹簧303、以及产生抵抗螺旋弹簧303的拉力而使阀芯302可动的磁力的电磁铁304。

阀芯302是长轴部件，配设为在筒体内能够沿轴向往复移动。电磁铁304由线圈和磁芯构成，线圈经由控制用端子309与控制器26连接。当在电磁铁304的线圈流动电流时，则阀芯302被磁力吸引，阀芯302向电磁铁304移动。阀芯302利用螺旋弹簧303的张力和抵抗该张力而使阀芯302可动的磁力动作，控制喷射口301的开/闭。

第二喷射阀30a根据来自控制器26的控制信号(励磁电流)向尿素溶液箱22内喷射尿素溶液。如图2所示，第二喷射阀30a的喷射口301以朝向浓度传感器32的检测部32a的状态配置，以便由从第二喷射阀30a喷射出的尿素溶液去除附着于浓度传感器32的检测部32a的气泡。本实施方式中，在阀芯302的中心轴CL上配置有浓度传感器32的检测部32a。

尿素溶液泵23是电动式泵，随着发动机1的起动，被供给电力而被驱动。当驱动尿素溶液泵23时，则尿素溶液箱22内的尿素溶液20从配置于尿素溶液箱22内的第一配管29a的尿素溶液吸入口25被吸取，且向第一配管29a及第二配管29b供给并被加压。尿素溶液泵23的吐出侧的第一配管29a内的尿素溶液通过打开第一喷射阀27a而喷射供给至发动机1的排气流路中。第二配管29b内的尿素溶液通过第二喷射阀30a打开而喷射供给至尿素溶液箱22内。

在尿素溶液泵23的吐出侧的第一配管29a配设有检测尿素溶液泵23的吐出压Pp的压力传感器24。压力传感器24检测到的吐出压Pp用于判断是否能够从第一喷射阀27a喷射所需的流量的尿素溶液，至少在满足吐出压Pp为预定值以上的条件的情况下，将第一喷射阀27a开阀。

控制器26构成为含有具有CPU、作为存储装置的ROM以及RAM、其它周边电路等的运算处理装置。在控制器26连接有显示装置33。显示装置33例如是液晶监视器等显示装置，基于来自控制器26的控制信号，使显示图像显示于显示画面。

在控制器26连接有进行发动机1的控制的发动机控制器28。如后述，当尿素溶液的浓度C比预定的阈值低的状态、或高的状态、或尿素溶液箱22内的尿素溶液的水位比预定的阈值低的状态(即，缺少尿素溶液的状态)持续预定时间时，则控制器26向发动机控制器28输出表示限制发动机1的输出的条件成立的控制信号。发动机控制器28基于来自控制器26的控制信号，限制发动机1的输出。

在控制器26连接压力传感器24，且输入相当于压力传感器24检测到的尿素溶液泵23的吐出压Pp的信号。在控制器26连接浓度传感器32的检测部32a，且输入相当于浓度传感器32的检测部32a检测到的尿素溶液的浓度C的信号。在控制器26连接NOx传感器39，且输入相当于NOx传感器39检测到的NOx的浓度的信号。

在本实施方式中，作为浓度传感器32，采用了声速测量方式的浓度传感器。声速测量方式的浓度传感器具备对置配置有超声波振子和反射板的检测部，通过计测从超声波振子发送的超声波直至从反射板返回为止的时间，从而测量声速v。也就是说，相当于浓度传感器32检测的尿素溶液的浓度C的信号是表示声速v的信号。此外，也可以取代声速v而采用超声波的往复时间。

在控制器26的存储装置预先存储有表示声速v与尿素溶液的浓度C的相关关系的数据表(以下，记作浓度数据表)，控制器26参照浓度数据表，且基于测量到的声速v，运算尿素溶液的浓度C。此外，当储存于尿素溶液箱22的尿素溶液20的量变少，即水位降低，浓度传感器32的检测部32a暴露于空气中时，则检测到的声速v的值比尿素溶液时降低。但是，对应于空气的声速v的浓度数据表未存储于控制器26的存储装置。因此，该情况下，控制器26判断为输入了无效值。

在此，当气泡附着于构成检测部32a的超声波振子、反射板等而在超音波振子与反射板之间存在气泡时，则无法得到准确的测量结果，有产生浓度异常的误检测的担忧。于是，在本实施方式中，由气泡去除装置30去除附着于浓度传感器32的检测部32a的气泡。以下，对控制气泡去除装置30的驱动的控制器26的功能进行说明。

控制器26功能上具备泵控制部261、浓度状态判断部262、空气判断计数器263a、上限判断计数器263b、下限判断计数器263c、喷射计时设定部264、静定待机计时设定部265、显示控制部266、喷射条件判断部268以及输出限制判断部260。

泵控制部261以使尿素溶液的吐出压Pp固定地保持为预定的预定压Pp1的方式控制尿素溶液泵23的转速。在吐出压Pp处于含有预定压Pp1的预定范围(Pp1a≤Pp≤Pp1b)内时，泵控制部261不改变尿素溶液泵23的转速。在吐出压Pp不足预定范围的情况下(Pp＜Pp1a)，泵控制部261使尿素溶液泵23的转速增加，在吐出压Pp比预定范围大的情况下(Pp1b＜Pp)，泵控制部261使尿素溶液泵23的转速减少。此外，在发动机1的输出被限制的情况下，泵控制部261使尿素溶液泵23停止。

浓度状态判断部262判断在尿素溶液箱22是否存储有预定的量的尿素溶液以及存储于尿素溶液箱22的尿素溶液的浓度C是否处于正常的范围内，即是否处于下限值Cn以上且不足上限值Cx(Cn≤C＜Cx)。尿素溶液的浓度C与氮氧化物(NOx)的净化性能有关，在低浓度下不能充分分解氮氧化物(NOx)，在高浓度下有过量喷射出的尿素溶液成为氨气而向外部泄漏的担忧。另外，在尿素溶液不足(缺乏)而无法向尿素SCR供给尿素溶液的状态下，不能进行氮氧化物(NOx)的净化。因此，要求浓度状态判断部262所进行的尿素溶液浓度C的测量结果准确。以下，对浓度状态判断部262的具体的判断内容和基于该判断结果的处理详细进行说明。

浓度状态判断部262参照存储于存储装置的浓度数据表，基于由浓度传感器32的检测部32a检测到的值(声速v)来运算尿素溶液的浓度C。

浓度状态判断部262判断浓度传感器32的检测部32a检测到的值v是否不足空气判断用的阈值v1。空气判断用的阈值v1相当于浓度数据表的声速v的下限值。换言之，浓度状态判断部262判断浓度传感器32检测到的值v是否比浓度数据表的下限值低。在判断为检测值v不足空气判断用的阈值v1的情况下，即在参照浓度数据表时判断为检测值v比浓度数据表的下限值低的情况下，浓度状态判断部262判断为检测到的值v是无效值。

如果浓度状态判断部262判断为浓度传感器32检测到的值v是无效值，则判断空气判断计数器263a的计数器值ia是否为阈值ia0以上。浓度状态判断部262在计数器值ia为阈值ia0以上的情况下，判断为“异常(缺乏状态)”。

空气判断计数器263a在由浓度状态判断部262判断为计数器值ia不足阈值ia0的情况下(ia＜ia0)，在每个控制周期增加计数器值ia(ia＝ia+1)。阈值ia0是相当于从几分钟到10分钟左右的时间的值，且预先存储于存储装置。空气判断计数器263a在浓度传感器32检测到的值v被判断为不是无效值的情况下，将计数器值ia清零(ia＝0)。

浓度状态判断部262判断基于浓度传感器32检测到的值v运算出的尿素溶液的浓度C是否为上限值Cx以上。上限值Cx是为了在使用温度范围内防止在尿素溶液中尿素结晶而析出以及防止尿素溶液成为易于冻结的浓度而设定(例如，50％左右)的，且预先存储于存储装置。

如果浓度状态判断部262判断为尿素溶液的浓度C为上限值Cx以上(C≥Cx)，则判断上限判断计数器263b的计数器值ib是否为阈值ib0以上。浓度状态判断部262在计数器值ib为阈值ib0以上的情况下，判断为“异常(高浓度状态)”。

上限判断计数器263b在由浓度状态判断部262判断为计数器值ib不足阈值ib0的情况下(ib＜ib0)，在每个控制周期增加计数器值ib(ib＝ib+1)。阈值ib0是相当于从几分钟到10分钟左右的时间的值，预先存储于存储装置。上限判断计数器263b在判断为浓度传感器32检测到的值v不足上限值Cx的情况下，将计数器值ib清零(ib＝0)。

浓度状态判断部262判断基于浓度传感器32检测到的值v运算出的尿素溶液的浓度C是否不足下限值Cn。下限值Cn是为了在使用温度范围内防止不能有效净化废气而设定的(例如，25％左右)，且预先存储于存储装置。

如果浓度状态判断部262判断为尿素溶液的浓度C不足下限值Cn(C＜Cn)，则判断下限判断计数器263c的计数器值ic是否为阈值ic0以上。浓度状态判断部262在计数器值ic为阈值ic0以上的情况下，判断为“异常(低浓度状态)”。

下限判断计数器263c在由浓度状态判断部262判断为计数器值ic不足阈值ic0的情况下(ic＜ic0)，在每个控制周期增加计数器值ic(ic＝ic+1)。阈值ic0是相当于从几分钟到10分钟左右的时间的值，且预先存储于存储装置。下限判断计数器263c在判断为浓度传感器32检测到的浓度C为下限值Cn以上的情况下，将计数器值ic清零(ic＝0)。

此外，浓度状态判断部262在不属于上述的“异常(欠乏状态)”、“异常(高浓度状态)”以及“异常(低浓度状态)”的任一个的情况下，判断为“正常”。

显示控制部266从存储于存储装置的显示图像中选择与由浓度状态判断部262判断出的结果对应的显示图像，并显示于装置33的显示画面。在浓度状态判断部262的判断结果为“正常”的情况下，显示控制部266使表示尿素溶液为正常的状态的显示图像显示于显示装置33。

浓度状态判断部262的判断结果为“异常(欠乏状态)”的情况下(v＜v1，ia≥ia0)，作为表示是尿素溶液箱22内的尿素溶液的水位不足而浓度传感器32的检测部32a露出并接触空气的状态的信息，显示控制部266使“缺乏错误”的显示图像显示于显示装置33的显示画面。

在浓度状态判断部262的判断结果为“异常(高浓度状态)”的情况下(C≥Cx，ib≥ib0)，作为表示尿素溶液为高浓度状态的信息，显示控制部266使“高浓度错误”的显示图像显示于显示装置33的显示画面。

在浓度状态判断部262的判断结果为“异常(低浓度状态)”的情况下(C＜Cn，ic≥i0)，作为表示尿素溶液为低浓度状态的信息，显示控制部266使“低浓度错误”的显示图像显示于显示装置33的显示画面。

输出限制判断部260在由浓度状态判断部262判断为“异常(缺乏状态或高浓度状态、低浓度状态)”的情况下，向发动机控制器28输出限制发动机1的输出的控制信号。发动机控制器28根据异常状态进行发动机1的输出的限制。此外，输出限制判断部260在由浓度状态判断部262判断为“正常”的情况下，不进行限制发动机1的输出的控制信号的生成。

喷射条件判断部268基于空气判断计数器263a的计数器值ia、上限判断计数器263b的计数器值ib以及下限判断计数器263c的计数器值ic，判断喷射条件是否成立。喷射条件判断部268在计数器值ia、ib、ic全部不是0以下的情况下，即计数器值ia、ib、ic中至少任一个比0大的情况下，判断为喷射条件成立。喷射条件判断部268在计数器值ia、ib、ic全部为0以下的情况下，判断为喷射条件不成立。

如果由喷射条件判断部268判断为喷射条件成立，则喷射计时设定部264将相当于喷射时间的计时值(以下，记作喷射计时值Ti)设定为预先存储于存储装置的设定值Ti1(Ti＝Ti1)。设定值Ti1作为能够去除气泡的时间(例如，30秒左右)，根据实验等预先确定。喷射计时设定部264在每个预定的控制周期减小设定好的喷射计时值Ti(Ti＝Ti－1)。

静定待机计时设定部265当喷射条件成立时，将相当于静定待机时间的计时值(以下，记作静定待机计时值Ts)设定为预先存储于存储装置的设定值Ts1(Ts＝Ts1)。设定值Ts1是从气泡去除装置30的第二喷射阀30a结束喷射尿素溶液后的待机时间。在本实施方式中，在每个预定的控制周期进行如下处理：在预定时间(例如，30秒左右)测量浓度传感器32的检测值，然后平均化。也就是，进行去除噪声的滤波处理。因此，在通过尿素溶液的喷射而从浓度传感器32的检测部32a去除气泡后，去除气泡前、尿素溶液喷射中检测到的浓度C会被用于平均化。因此，为了检测准确的浓度C，将设定值Ts1设定为与用于平均化的时间同等或在此以上的时间(例如，30秒至1分钟左右)。

在本实施方式中，如果喷射条件成立且开始气泡去除装置30的喷射，则静定待机计时设定部265将静定待机计时值Ts设定为设定值Ts1，在气泡去除装置30的喷射结束后，在每个预定的控制周期减少静定待机计时值Ts(Ts＝Ts－1)。

图4是表示由第一实施方式的控制器26执行的气泡去除程序的处理的一例的流程图，图5是表示图4的空气判断处理、上限判断处理以及下限判断处理的一例的流程图。图4的流程图所示的处理通过接通点火开关而开始，在执行了初始化处理(步骤S100)后，在每个预定的控制周期反复执行步骤S110以后的处理。

在步骤S100中，控制器26进行初始化处理，进入步骤S110。在初始化处理(S100)中，将计数器值ia、ib、ic设定为0，将喷射计时值Ti及静定待机计时值Ts设定为0。

在步骤S110中，控制器26读取尿素溶液泵23的吐出压Pp，且以固定地保持尿素溶液泵23的吐出压Pp为预定压Pp1的方式输出控制尿素溶液泵23的转速的控制信号，并进入步骤S113。

在步骤S113中，控制器26判断喷射计时值Ti是否为0以下。如果在步骤S113判断为肯定，则进入步骤S120，如果在步骤S113判断为否定，则进入步骤S115。

在步骤S115中，控制器26将静定待机计时值Ts设定为设定值Ts1，进入步骤S117。在步骤S117中，控制器26向气泡去除装置30的第二喷射阀30a输出打开信号，使第二喷射阀30a开阀，进入步骤S119。在步骤S119中，控制器26减少喷射计时值Ti(Ti＝Ti－1)，返回步骤S110。

在步骤S120中，控制器26向气泡去除装置30的第二喷射阀30a输出闭合信号，使第二喷射阀30a闭阀，进入步骤S130。

在步骤S130中，控制器26判断静定待机计时值Ts是否为0以下。如果在步骤S130判断为否定，则进入步骤S135，如果在步骤S130判断为肯定，则进入步骤S140。在步骤S135中，控制器26减少静定待机计时值Ts(Ts＝Ts－1)，返回步骤S130。

在步骤S140中，控制器26读取浓度传感器32检测到的值(声速v)，取得根据声速v运算出的尿素溶液的浓度C，进入步骤S150，执行图5(a)所示的空气判断处理。步骤S151中，控制器26判断浓度传感器32检测到的值(声速v)是否不足空气判断用的阈值v1。如果在步骤S151判断为否定，则进入步骤S152，如果在步骤S151判断为肯定，则进入步骤S154。

在步骤S152中，控制器26将计数器值ia清零(ia＝0)，且返回主程序(参照图4)。在步骤S154中，控制器26判断计数器值ia是否为阈值ia0以上。如果在步骤S154判断为否定，则进入步骤S156，如果在步骤S154判断为肯定，则进入步骤S158。

在步骤S156中，控制器26增加计数器值ia(ia＝ia+1)，返回主程序(参照图4)。在步骤S158中，控制器26判断为“异常(缺乏状态)”，并返回主程序(参照图4)。

如果空气判断处理(步骤S150)结束，则进入步骤S160(参照图4)，执行图5(b)所示的上限判断处理。步骤S161中，控制器26判断在步骤S140(参照图4)取得的尿素溶液的浓度C是否为上限值Cx以上。如果在步骤S161判断为否定，则进入步骤S162，如果在步骤S161判断为肯定，则进入步骤S164。

在步骤S162中，控制器26将计数器值ib清零(ib＝0)，返回主程序(参照图4)。在步骤S164中，控制器26判断计数器值ib是否为阈值ib0以上。如果在步骤S164判断为否定，则进入步骤S166，如果在步骤S164判断为肯定，则进入步骤S168。

在步骤S166中，控制器26增加计数器值ib(ib＝ib+1)，返回主程序(参照图4)。在步骤S168中，控制器26判断为“异常(高浓度状态)”，并返回主程序(参照图4)。

如果上限判断处理(步骤S160)结束，则进入步骤S170(参照图4)，执行图5(c)所示的下限判断处理。在步骤S171中，控制器26判断在步骤S140(参照图4)取得的尿素溶液的浓度C是否不足下限值Cn。如果在步骤S171判断为否定，则进入步骤S172，如果在步骤S171判断为肯定，则进入步骤S174。

在步骤S172中，控制器26将计数器值ic清零(ic＝0)，并返回主程序(参照图4)。在步骤S174中，控制器26判断计数器值ic是否为阈值ic0以上。如果在步骤S174判断为否定，则进入步骤S17，如果在步骤S174判断为肯定，则进入步骤S178。

在步骤S176中，控制器26增加计数器值ic(ic＝ic+1)，并返回主程序(参照图4)。在步骤S178中，控制器26判断为“异常(低浓度状态)”，并返回主程序(参照图4)。

如图4所示，如果下限判断处理(步骤S170)结束，则进入步骤S180，在步骤S180中，控制器26判断喷射条件是否成立。如果在步骤S180判断为肯定，则进入步骤S182，如果在步骤S180判断为否定，则进入步骤S185。在步骤S182中，控制器26对喷射计时值Ti设定设定值Ti1，并进入步骤S185。

在步骤S185中，控制器26基于步骤S150、S160、S170的判断结果判断是否为“正常”。控制器26在判断结果不是“异常(缺乏状态)”、“异常(高浓度状态)”以及“异常(低浓度状态)”的任一个的情况下，判断为尿素溶液箱22内的尿素溶液的状态是“正常”。如果在步骤S185判断为肯定，即“正常”，则进入步骤S190。如果在步骤S185判断为否定，即“异常”，则进入步骤S192。

在步骤S190中，控制器26使显示装置33的显示画面显示判断结果、即对应于“正常”的显示图像，并返回步骤S110。在步骤S192中，控制器26使显示装置33的显示画面显示判断结果，即对应于“异常(缺乏状态)”、“异常(高浓度状态)”以及“异常(低浓度状态)”的任一个的显示图像，并进入步骤S195。

在步骤S195中，控制器26生成用于限制发动机1的输出的控制信号，并输出至发动机控制器28。而且，控制器26将用于使尿素溶液泵23停止的控制信号输出至尿素溶液泵23。此外，发动机输出限制处理通过更换尿素溶液箱22内的尿素溶液等使尿素溶液的浓度C处于正常的范围(Cn≤C＜Cx)内，并由维修员等操作未图示的解除开关使系统复位，从而结束。

若对本实施方式的工作进行总结，则如下。当作业者接通点火开关时，则尿素溶液泵23起动，控制为尿素溶液泵23的吐出压Pp固定为预定压(S110)。由控制器26始终监视尿素溶液箱22的浓度C。若尿素溶液的浓度C处于正常的范围，即为下限值Cn以上且不足上限值Cx(Cn≤C＜Cx)，则在显示装置33的显示画面显示是正常的状态(S190)。

在此，起因于气泡附着于浓度传感器32的检测部32a，浓度传感器32的检测结果从正常范围(Cn≤C＜Cx)脱离。该情况下，喷射计时值Ti被设定为相当于预定的喷射时间(例如，30秒左右)的设定值Ti1(S180中，Yes→S182)，气泡去除装置30的第二喷射阀30a开阀，以预定的喷射时间从第二喷射阀30a向浓度传感器32的检测部32a喷射尿素溶液(S113中，No→S117、S119)。

在喷射条件成立后，静定待机计时值Ts被设定为相当于静定待机时间(例如，从30秒到1分钟左右)的设定值Ts1(S115)。因此，如果利用来自第二喷射阀30a的喷流去除附着于浓度传感器32的检测部32a的气泡，并将气泡去除装置30的第二喷射阀30a闭阀(S120)，则浓度C的检测中断预定的静定待机时间，也不进行气泡去除装置30的尿素溶液的喷射(在S130为No→S135→在S130为No→S135…)。

如果向尿素溶液箱22内喷射尿素溶液后，尿素溶液箱22内的状态为静定，则再次开始浓度传感器32对尿素溶液的浓度C的检测(在S130为Yes)。

此外，在起因于气泡附着于浓度传感器32的检测部32a，浓度传感器32的检测结果成正常范围(Cn≤C＜Cx)脱离的情况下，并非会立即在显示装置33的显示画面显示“缺乏错误”、“高浓度错误”以及“低浓度错误”的任一个警告图像，进行发动机1的输出限制(在S154为No，在S164为No或者在S174为No)。

由气泡去除装置30去除气泡，若尿素溶液的浓度C返回到正常范围(Cn≤C＜Cx)内的值，则计数器值ia、ib、ic清零(S152、S162、S172)。

如果尿素溶液的浓度C为高浓度状态的状态持续预定时间，则计数器值ib成为阈值ib0以上，在显示装置33的显示画面显示“高浓度错误”，并且限制发动机1的输出(在S164为Yes→S168、在S185为No→S192、S195)。如果尿素溶液的浓度C为低浓度状态的状态持续预定时间，则计数器值ic成为阈值ic0以上，在显示装置33的显示画面显示“低浓度错误”，并且限制发动机1的输出(在S174为Yes→S178、在S185为No→S192、S195)。

如果尿素溶液箱22内的尿素溶液的水位降低，露出浓度传感器32的检测部32a而暴露于空气中的状态持续预定时间，则计数器值ia成为阈值ia0以上，在显示装置33的显示画面显示“缺乏错误”，并且限制发动机1的输出(在S154为Yes→S158、在S185为No→S192、S195)。

根据上述的实施方式，可得到如下的作用效果。

(1)设置气泡去除装置30，其配置于尿素溶液箱22内，朝向检测尿素溶液的浓度的浓度传感器32的检测部32a喷射尿素溶液。利用气泡去除装置30的尿素溶液的喷射，能够去除附着于浓度传感器32的检测部32a的气泡，因此能够抑制浓度传感器32的测量精度的降低。

在现有技术中，如果在浓度传感器32的检测部32a附着气泡，浓度传感器32检测到的值会成为显示高浓度错误、低浓度错误、缺乏错误等警告图像的值时，即发生浓度异常的误检测，则会显示警告图像、限制发动机的输出。在本实施方式中，能够防止因尿素溶液的浓度异常的误检测而执行发动机1的输出的限制，因此能够防止液压挖掘机的运转率的降低。

(2)作为与本实施方式进行比较的技术的例，在与尿素溶液的浓度C无关地定期进行气泡去除装置30的尿素溶液的喷射的情况下，为了防止气泡附着的状态持续长时间，将喷射的时间间隔设定得较短。其结果，即使是气泡未附着于浓度传感器32的检测部32a的状况下也会增加喷射尿素溶液的机会。与之相对，本实施方式中，控制器26基于浓度传感器32检测到的值(尿素溶液的浓度C)控制气泡去除装置30的尿素溶液的喷射。因此，能够防止在气泡未附着于浓度传感器32的检测部32a的状况下喷射尿素溶液。

(3)在连接尿素溶液泵23的吐出侧和尿素溶液喷射装置27的第一配管29a连接有向气泡去除装置30供给从尿素溶液泵23吐出的尿素溶液的第二配管29b。能够利用单一的尿素溶液泵23实现尿素溶液喷射装置27的尿素溶液的喷射和气泡去除装置30的尿素溶液的喷射，因此能够降低零件个数及成本。而且，能够提高构成废气净化装置100的各部件的配置的布局自由度。

(4)在第一配管29a连接第二配管29b，将气泡去除装置30安装于尿素溶液箱22，只更新控制器26的控制程序即可，因此能够抑制所追加的装置。

(5)控制器26在浓度传感器32检测到的值不处于正常的范围(Cn≤C＜Cx)内的情况下，使气泡去除装置30的气泡去除动作(将第二喷射阀30a开阀)进行预定时间。控制器26在气泡去除动作结束后(第二喷射阀30a闭阀后)，浓度传感器32检测到的值还是不处于正常的范围内的情况下，使警告图像显示于显示装置33的显示画面，限制发动机1的输出。由此，能够基于去除了气泡后检测到的尿素溶液的浓度C、即准确的检测结果进行警告图像的显示、发动机1的输出限制。

－第二实施方式－

参照图6及图7，对第二实施方式的废气净化装置100进行说明。此外，图中，对与第一实施方式相同或相似的部分标注相同的参照编号，主要对不同点进行说明。第二实施方式的废气净化装置100具有与第一实施方式的废气净化装置100相同的结构(参照图2)。

在第一实施方式中，对控制器26基于浓度传感器32检测到的浓度C进行气泡去除装置30的尿素溶液的喷射的控制的例进行了说明。与之相对，在第二实施方式中，不仅基于浓度传感器32检测到的尿素溶液的浓度C，还基于压力传感器24检测到的尿素溶液的吐出压Pp进行气泡去除装置30的尿素溶液的喷射的控制。

当起因于尿素溶液箱22内的水面倾斜或第一配管29a、第二配管29b产生泄漏而空气被吸入尿素溶液泵23时，则尿素溶液泵23的吐出压Pp暂时降低。在吐出压Pp降低的状态下，即使将气泡去除装置30的第二喷射阀30a开阀也无法生成充分的喷流，存在无法去除气泡的担忧。因此，在第二实施方式中，仅在吐出压Pp成为阈值Pp0以上的情况下，进行气泡去除装置30的气泡去除动作(第二喷射阀30a的开阀)。

图6是第二实施方式的控制器26B的功能框图。第二实施方式的控制器26B在第一实施方式(参照图2)说明的结构的基础上，还功能性地具备压力判断部269B。

压力判断部269B判断压力传感器24检测到的尿素溶液泵23的吐出压Pp是否为阈值Pp0以上。压力判断部269B在吐出压Pp为阈值Pp0以上的情况(Pp≥Pp0)下，判断为浓度状态判断的前提条件成立，在吐出压Pp不足阈值Pp0的情况(Pp＜Pp0)下，判断为浓度状态判断的前提条件不成立。阈值Pp0是能够利用气泡去除装置30的第二喷射阀30a的尿素溶液的喷射去除气泡的吐出压Pp的下限值，预先存储于存储装置。此外，阈值Pp0是比预定压Pp1小的值(Pp0＜Pp1)。

浓度状态判断部262在浓度状态判断的前提条件不成立的情况下，不进行浓度状态判断处理(S150、S160、S170)，在浓度状态判断的前提条件成立的情况下，进行浓度状态判断处理(S150、S160、S170)。喷射计时设定部264在浓度状态判断的前提条件不成立的情况下，将喷射计时值Ti清零(Ti＝0)，且将静定待机计时值Ts设定为设定值Ts2(Ts＝Ts2)。设定值Ts2是从吐出压Pp降低之后直至稳定为预定压Pp1的时间，通过实验等确定，且预先存储于存储装置。此外，设定值Ts2有与设定值Ts1成为相同的值的情况，也成为不同值的情况。

图7是表示第二实施方式的控制器26B执行的气泡去除程序的处理的一例的流程图。图7的流程图所示的处理通过接通点火开关而开始，在执行初始化处理(步骤S100)后，在每个预定的控制周期反复执行步骤S110以后的处理。

图7的流程图取代图4的步骤S140的处理，追加步骤S240的处理，在步骤S240与步骤S150之间追加步骤S243的处理，且追加如果在步骤S243判断为否定则执行的步骤S246、S248的处理。

在步骤S240中，控制器26B读取浓度传感器32检测到的值(声速v)，取得根据声速运算出的尿素溶液的浓度C，并且取得压力传感器24检测到的尿素溶液泵23的吐出压Pp，进入步骤S243。

在步骤S243中，控制器26B判断在步骤S240取得的吐出压Pp是否为阈值Pp0以上。如果在步骤S243判断为肯定，则进入步骤S150，如果在步骤S243判断为否定，则进入步骤S246。

在步骤S246中，控制器26B将喷射计时值Ti清零(Ti＝0)，进入步骤S248。在步骤S248中，控制器26B将静定待机计时值Ts设定为设定值Ts2，返回步骤S110。

根据这样的第二实施方式，除了能够取得与第一实施方式相同的作用效果，还能够得到如下的作用效果。

(6)在尿素溶液泵23的吐出压Pp较低的状态(不足阈值Pp0的状态)下，存在以下担忧：即使将气泡去除装置30的第二喷射阀30a开阀，也无法产生较强的喷射流而无法充分去除附着于浓度传感器32的检测部32a的气泡。在本实施方式中，控制器26B基于浓度传感器32检测到的值(尿素溶液的浓度C)以及压力传感器24检测到的值(尿素溶液泵23的吐出压Pp)，控制气泡去除装置30进行的尿素溶液的喷射。因此，能够有效地去除附着于浓度传感器32的检测部32a的气泡。

(7)在尿素溶液泵23的吐出压Pp较低的状态下，不进行气泡去除装置30的气泡去除动作，因此能够抑制原本用于排气净化的尿素溶液向尿素SCR的供给量降低。

(8)从吐出压Pp较低的状态(不足阈值Pp0的状态)成为较高的状态(阈值Pp0以上的状态)后，设定预定时间的不执行气泡去除装置30的气泡去除动作的待机时间。

假设不设定待机时间的情况下，会在吐出压Pp比预定压Pp1高或低的不稳定的状态下执行气泡去除装置30的气泡去除动作，存在从第二喷射阀30a喷射的尿素溶液流也不稳定的问题。而且，如果在吐出压Pp不稳定的状态下使第二喷射阀30a开阀，则起因于第二喷射阀30a的开阀导致的吐出压Pp的瞬间降低，存在直至吐出压Pp稳定为止需要较长时间的担忧。其结果，存在从尿素溶液喷射装置27的第一喷射阀27a向尿素SCR的尿素溶液的供给量不稳定的状态持续较长时间的担忧。

在本实施方式中，在吐出压Pp从较低的状态过渡到较高的状态后，设定预定时间的不执行气泡去除装置30的气泡去除动作的待机时间，因此能够提前稳定吐出压Pp，能够防止在不稳定的状态下进行气泡去除装置30的气泡去除动作。

如下的变形也在本发明的范围内，也能够将变形例的一个或多个与上述的实施方式组合。

(变形例1)

在上述的实施方式中，对基于浓度传感器32检测到的值或者浓度传感器32检测到的值以及压力传感器24检测到的值控制气泡去除装置30的尿素溶液的喷射的例子进行了说明，但是本发明不限于此。例如，也可以与浓度C、吐出压Pp无关地而每经过预定时间便由气泡去除装置30以预定时间喷射尿素溶液。通过定期喷射尿素溶液来去除气泡，相比不喷射尿素溶液的情况下，能够提高浓度传感器32的测量精度。另外，也可以设置气泡去除开关(未图示)，通过作业者的手动操作进行气泡去除装置30的尿素溶液的喷射。

(变形例2)

废气净化装置除了NOx净化装置19外，也可以具备将废气含有的一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)等氧化并去除的氧化催化剂(DOC：Diesel OxidationCatalyst，氧化催化转化器)。废气净化装置也可以具备捕集颗粒物(粒子状物质)的过滤器。

(变形例3)

在上述的实施方式中，对将浓度传感器32的检测部32a设于尿素溶液箱22的例进行了说明，但本发明不限于此。也可以在从尿素溶液箱22到尿素溶液泵23的尿素溶液的流通路径上、从尿素溶液泵23到尿素溶液喷射装置27的尿素溶液的流通路径上的存储尿素溶液的任意的位置配设浓度传感器32的检测部32a。此外，在设置于尿素溶液的流通路径上的情况下，形成比第一配管29a的流路面积更大的流路面积的空间，在该空间内配置浓度传感器32的检测部32a。此外，为了抑制浓度传感器32的检测部32a的检测值(浓度C)受到尿素溶液的流速的影响，优选在上述的空間内的尿素溶液的流速变化小的位置配设检测部32a。

(变形例4)

在上述的实施方式中，对设置单一的尿素溶液泵23，将尿素溶液泵23的吐出侧的配管分支而与尿素溶液喷射装置27和气泡去除装置30连接的例子进行说明，但本发明不限于此。也可以设置向尿素溶液喷射装置27供给尿素溶液的第一尿素溶液泵和向气泡去除装置30供给尿素溶液的第二尿素溶液泵的这两个泵。该情况下，能够独立设置连接尿素溶液喷射装置27与尿素溶液箱22的流路和连接气泡去除装置30与尿素溶液箱22的流路。

(变形例5)

在上述的实施方式中，对以下例进行了说明：在浓度C为阈值Cx以上的情况(高浓度状态的情况)下，首先使气泡去除装置30动作(将第二喷射阀30a开阀)，在气泡去除装置30动作后，若持续浓度C较高的状态，则在显示装置33显示“高浓度错误”，但本发明不限于此。对于“高浓度错误”，也可以使显示装置33不显示。该情况下，也可以在浓度C为阈值Cx以上的情况下不使气泡去除装置30动作。

在浓度传感器32检测到的值是至少表示尿素溶液为低浓度状态的值的情况下，通过利用气泡去除装置30开始喷射尿素溶液，从而能够防止无法充分分解氮氧化物。

(变形例6)

作为还原剂，对采用尿素溶液的例进行了说明，但是作为高效地产生氨的还原剂，能够采用氨水溶液、其它还原剂。

(变形例7)

在上述的实施方式中，对利用单一的控制器26、26B控制尿素溶液泵23、尿素溶液喷射装置27、气泡去除装置30的例子进行了说明，但本发明不限于此。也可以利用多个控制器执行由上述的控制器26、26B进行的处理。

(变形例8)

在上述的实施方式中，对浓度传感器32采用声速测量方式的浓度传感器的例进行了说明，但本发明不限于此。作为浓度传感器32，也可以采用超声波衰减方式的浓度传感器，其具备使发送超声波的发送传感器和接收传感器对置配置而成的检测部，且根据超声波的接收强度运算衰减量，并换算成浓度。

(变形例9)

在上述的实施方式中，对将本发明应用于液压挖掘机的例进行了说明，但除此之外也能够应用于其它轮式挖掘机等移动式挖掘机、固定式挖掘机。而且，起重机、轮式装载机等各种工程机械也能够同样地应用本发明。

在上述中，对各种实施方式及变形例进行了说明，但本发明不限定于这些内容。在认为是本发明的技术性思想的范围内的其它方案也包含在本发明的范围内。

符号说明

1—发动机，19—NOx净化装置，20—尿素溶液(还原剂)，22—尿素溶液箱(储存部)，23—尿素溶液泵(还原剂泵)，24—压力传感器，26，26B—控制器(气泡去除控制装置)，27—尿素溶液喷射装置(还原剂喷射装置)，27a—第一喷射阀，29a—第一配管(形成第一流路的配管)，29b—第二配管(形成第二流路的配管)，30—气泡去除装置，30a—第二喷射阀，32—浓度传感器，32a—检测部，100—废气净化装置，301—喷射口。

Claims (5)

1.一种工程机械的废气净化装置，其具备：设置于发动机的废气的排气流路中且由还原剂将废气中的氮氧化物进行还原净化的还原催化剂；以及向上述排气流路中喷射还原剂的还原剂喷射装置，

上述工程机械的废气净化装置的特征在于，具备：

储存部，其存储还原剂；

浓度传感器，其配置于上述储存部内且具有检测上述还原剂的浓度的检测部；

气泡去除装置，其向上述检测部喷射上述还原剂；以及

还原剂泵，其向上述气泡去除装置供给上述储存部的还原剂。

2.根据权利要求1所述的工程机械的废气净化装置，其特征在于，

具备气泡去除控制装置，其基于上述浓度传感器检测到的值，控制上述气泡去除装置进行的上述还原剂的喷射。

3.根据权利要求1所述的工程机械的废气净化装置，其特征在于，

具备：

压力传感器，其检测上述还原剂泵的吐出压力；以及

气泡去除控制装置，其基于上述浓度传感器检测到的值以及上述压力传感器检测到的值，控制上述气泡去除装置进行的上述还原剂的喷射。

4.根据权利要求2所述的工程机械的废气净化装置，其特征在于，

上述气泡去除控制装置在上述浓度传感器检测到的值是表示至少上述还原剂为低浓度状态的值的情况下，由上述气泡去除控制装置使上述还原剂的喷射开始。

5.根据权利要求1所述的工程机械的废气净化装置，其特征在于，

在连接上述还原剂泵的吐出侧和上述还原剂喷射装置的第一流路连接有向上述气泡去除装置供给从上述还原剂泵吐出的还原剂的第二流路。