JP2014005738A

JP2014005738A - 還元剤供給装置

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Publication number: JP2014005738A
Application number: JP2012139931A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Tsutsui; 謙一筒井; Kensuke Sato; 謙輔佐藤; Yasushi Arai; 康荒井; Shinjiro Yamamoto; 慎二郎山本
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2032-06-21
Also published as: JP5801767B2

Abstract

【課題】冷却水流路へのエアの混入による還元剤噴射弁の冷却能力の低下を抑制することができる還元剤供給装置を提供する。
【解決手段】エンジン１４の排気に還元剤を噴霧する還元剤供給装置５において、エンジン１４の排気管２の還元触媒３の上流位置に設置された還元剤噴射弁４と、エンジン冷却水流路１６と還元剤噴射弁４との間で冷却水を循環させる冷却水流路であってこの冷却水流路の一部に逆Ｕ字状部分が形成された噴射弁冷却水流路１３と、噴射弁冷却水流路１３に冷却水を循環させる循環ポンプ８と、エンコンダイヤル２０による設定に応じて循環ポンプ８を制御する制御装置１８とを備え、制御装置１８は、エンジン始動時から設定時間が経過するまでの間、エンコンダイヤル２０の設定を基に演算される基準回転数Ｎ０よりも高いエア押し出し用の回転数Ｎ１で循環ポンプ８を駆動する。
【選択図】図５

Description

本発明は、建設機械の排気に還元剤を噴霧する還元剤供給装置に関する。

環境保護の観点から、近年ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガスのＮＯｘを浄化することが求められている。この要求に沿った装置の一つとして、ＮＯｘを還元反応させて排気を浄化する排気浄化装置（ＳＣＲシステム）が知られている。そして、ＳＣＲシステムの一態様として、排気管に還元剤噴射弁を設けて排気管内に液体還元剤（尿素溶液等）を噴射するものがある。しかし、排気に液体還元剤を噴射するＳＣＲシステムの場合、高温環境下に設置される還元剤噴射弁の熱損傷等が懸念される。これに対し、エンジン冷却水の一部を還元剤噴射弁に循環させ、流量調節弁の開度によって還元剤噴射弁の温度を調節するものが提唱されている（特許文献１等参照）。

国際公開第２００９／０５０９４８号

ここで、例えば乗用車においては、通常、車体の下部から排気を排出するようになっているため、上記特許文献１の装置を適用した場合には、還元剤噴射弁の冷却水流路をエンジン冷却水流路との接続部に対して全体的に低位置にすることができる。そのため、仮に還元剤噴射弁の冷却水流路にエアが混入しても、冷却水の流れでエンジン冷却水流路に比較的簡単にエアを押し出すことができる。エンジン冷却水流路に排出されたエアはラジエータキャップを介して系外に排出される。

ところが、建設機械の場合には、エンジン室は、小旋回径の達成、運転席からの後方の視界確保のために水平方向及び高さ方向の寸法に制約がある他、ラジエータ、エンジン、油圧ポンプ、カウンタウェイト等の各設備のレイアウトにも制約がある。こうした事情もあって排気管はエンジン室の上面に突き出るように設置される場合が多く、還元触媒や還元剤噴射弁がエンジン室内の上部空間に設置される場合がある。したがって、上記特許文献１の装置を建設機械に適用した場合には、還元剤噴射弁の冷却水流路の全部又は一部が必然的にエンジンやその冷却水流路よりも高位置になり得るとともに、エンジン室に冷却水流路を配策する過程で流路の一部に逆Ｕ字状部分が形成されることがある。そのため、還元剤噴射弁の冷却水流路にエアが混入してしまうと、この逆Ｕ字部分にエアが溜まり当該冷却水流路の通水を妨げ、流量調整弁の開度を上げても要求通りに冷却水量が増加せず還元剤噴射弁を適正に冷却できなくなる恐れがある。甚だしい場合には通水自体が滞り得る。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、冷却水流路へのエアの混入による還元剤噴射弁の冷却能力の低下を抑制することができる還元剤供給装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明は、エンジンの排気に還元剤を噴霧する還元剤供給装置において、前記エンジンの排気管の還元触媒の上流位置に設置された還元剤噴射弁と、エンジン冷却水流路と前記還元剤噴射弁との間で冷却水を循環させる冷却水流路であって、この冷却水流路の一部に逆Ｕ字状部分が形成された噴射弁冷却水流路と、前記噴射弁冷却水流路に冷却水を循環させる循環ポンプと、設定器による設定に応じて前記循環ポンプを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記エンジンの始動時から設定時間が経過するまでの間、前記設定器の設定を基に演算される基準回転数よりも高いエア押し出し用の回転数で前記循環ポンプを駆動することを特徴とする。

第２の発明は、エンジンの排気に還元剤を噴霧する還元剤供給装置において、前記エンジンの排気管の還元触媒の上流位置に設置された還元剤噴射弁と、エンジン冷却水流路と前記還元剤噴射弁との間で冷却水を循環させる冷却水流路であって、この冷却水流路の一部に逆Ｕ字状部分が形成された噴射弁冷却水流路と、前記噴射弁冷却水流路に冷却水を循環させる循環ポンプと、前記噴射弁冷却水流路の冷却水の流動を検出する流動検出器と、設定器による設定に応じて前記循環ポンプを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、流動検出器からの信号を基に前記噴射弁冷却水流路の冷却水の流動に異常があると判断した場合、前記設定器の設定を基に演算される基準回転数からエア押し出し用の回転数に前記循環ポンプの回転数を上げることを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、前記制御装置は、前記基準回転数から前記エア押し出し用の回転数まで前記循環ポンプの回転数を連続的又はステップ状に増加させていき、前記エア押し出し用の回転数に到達するまでの間に、前記流動検出器からの信号を基に前記噴射弁冷却水流路の冷却水の流動が正常化したと判断した場合には、その時点で前記循環ポンプの回転数を前記基準回転数に戻すことを特徴とする。

第４の発明は、第１−第３のいずれかの発明において、前記制御装置は、前記エア押し出し用の回転数で前記循環ポンプを駆動した後、前記流動検出器からの信号を基に前記噴射弁冷却水流路の冷却水の流動に異常があると判断した場合には、警告装置を作動させ、前記エンジンを停止させることを特徴とする。

第５の発明は、第１−第４のいずれかの発明において、前記噴射弁冷却水流路に設けたエア抜き装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、冷却水流路へのエアの混入による還元剤噴射弁の冷却能力の低下を抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る還元剤供給装置を適用する建設機械の一例の外観図である。本発明の第１の実施の形態に係る還元剤供給装置を備えた排気浄化装置の回路図である。本発明の第１の実施の形態に係る還元剤供給装置を備えた排気浄化装置の水平方向から見た模式図である。本発明の第１の実施の形態に係る還元剤供給装置に備えられた制御装置の機能ブロック図である。本発明の第１の実施の形態に係る還元剤供給装置に備えられた制御装置による循環ポンプの制御手順を表したフローチャーチである。本発明の第２の実施の形態に係る還元剤供給装置に備えられた制御装置による循環ポンプの制御手順を表したフローチャーチである。本発明の第３の実施の形態を説明する図であって還元剤供給装置の循環ポンプの制御方式のバリエーションを例示した図である。

以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
１．適用対象
図１は本発明の第１の実施の形態に係る還元剤供給装置を適用する建設機械の一例の外観図である。図１に示すように、本実施の形態では、本実施の形態の還元剤供給装置の適用対象の一例として油圧ショベルを例示している。本実施の形態では、特に断り書きのない場合、図１中の左右を機体の前後方向とする。

図１に示した油圧ショベルは、大別して走行体１０１、この走行体１０１上に旋回可能に搭載された旋回体１０２、及び作業装置１０８から構成される。

走行体１０１は、無限軌道履帯を有する左右のクローラを備えており、左右のクローラを左右の走行モータ１３３によりそれぞれ駆動することで走行する。走行モータ１３３は例えば油圧モータである。

旋回体１０２は、旋回フレーム１０３を有し、旋回フレーム１０３には、前方側にオペレータが搭乗するキャブボックス１０４が、キャブボックス１０４の後方側にエンジン室を画成する建屋カバー１０５が、最後部に機体の前後方向のバランスを調整するカウンタウェイト１０６が搭載されている。旋回フレーム１０３には旋回モータ（図示せず）が設けられており、旋回体１０２はこの旋回モータによって旋回駆動される。旋回モータは例えば油圧モータである。

作業装置１０８は、旋回体１０２の前部（本例ではキャブボックス１０４の右側）に設けられ、旋回体１０２に対して俯仰動作する。この作業装置１０８は、旋回体１０２の旋回フレーム１０３にピン結合されたブーム１０９と、ブーム１０９の先端側にピン結合されたアーム１１０と、アーム１１０の先端側にピン結合された作業具（バケット）１１１とを備えている。そして、ブーム１０９、アーム１１０及びバケット１１１は、ブームシリンダ１３４、アームシリンダ１３５及びバケットシリンダ１３６によって駆動される。シリンダ１３４−１３６は例えば油圧シリンダである。

２．排気浄化装置
図２は本発明の第１の実施の形態に係る還元剤供給装置を備えた排気浄化装置の回路図、図３は水平方向から見た模式図である。

図２に示した排気浄化装置１は、エンジン（内燃機関）１４の排気管２の途中に設けた還元触媒３と、排気管２を流れるエンジン１４の排気に液体の還元剤（例えば尿素水溶液）を噴霧する還元剤供給装置５とを備え、エンジン１４の排気ガス中のＮＯｘを選択的に還元し浄化するものである。還元剤供給装置５は排気浄化装置１の主たる構成要素である。エンジン１４やラジエータ１５を含め、図２及び図３に示した構成要素はエンジン室の上記建屋カバー１０５（図１参照）の内側に収容されている。ラジエータ１５は公知のものであり、ラジエータキャップを備えている。ラジエータ１５とエンジン１４はエンジン冷却水流路１６で繋がれていて、エンジン冷却水流路１６には、エンジン１４の動力で駆動する循環ポンプ８が設けられている。このエンジン冷却水流路１６は、エンジン１４との接触面積を広く確保するためにエンジン１４の周囲に張り巡らされている。また、エンジン冷却水流路１６におけるエンジン１４からラジエータ１５に冷却水を送る管路にはサーモスタット２２（図３参照）が設けられている。このサーモスタット２２は、バイメタル等により冷却水温度に応じて機械的に開閉する開閉弁であり、冷却水温度が設定温度に達したら開き、設定温度に満たない場合は閉じるようになっている。また、エンジン１４にはファン３０が連結されていて、このファン３０が誘起する冷却風によってラジエータ１５を循環する際にエンジン冷却水が冷却される。

上記構成により、循環ポンプ８を駆動することによってエンジン１４のエンジン冷却水流路１６を通ってエンジン１４の周囲をエンジン冷却水が循環することによってエンジン１４が冷却される。その後、エンジン１４が一定温度まで昇温してサーモスタット２２が開いたらエンジン１４を冷却したエンジン冷却水１６はラジエータ１５に流入し、ラジエータ１５で放熱したエンジン冷却水はエンジン１４に戻ってエンジン１４を冷却する。

このとき、エンジン室内はエンジン１４やラジエータ１５の他、特に図示していないが上記した各油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプや作動油タンク等の様々な油圧関連機器等が収容される。それでいて、エンジン室の後部にはカウンタウェイト１０６（図１参照）があり、また旋回体１０２の小旋回径等も望まれるため、水平方向に寸法が制限される。加えて、キャブボックス１０４からの後方の視野を確保するために、エンジン室の上面はキャブボックス１０４に搭乗するオペレータの視線よりもできるだけ低くしたい。そのため、収容物に対してエンジン室は狭隘であり、スペースの制約上、エンジン１４の排気管２を、図１に示したように終端（排気筒）が建屋カバー１０５の上面から外部に突き出るように這い回す場合がある。この場合、図３に模式的に示したように排気管２はエンジン１４やラジエータ１５よりも高位置まで延在するため、上記還元触媒３はエンジン室内における上部空間を利用して配設してある。

３．還元剤供給装置
還元剤供給装置５は、エンジン１４の排気に還元剤を噴霧する還元剤供給系統１００、還元剤供給系統１００の還元剤噴射弁４を冷却する噴射弁冷却系統２００、及びこれら還元剤供給系統１００及び噴射弁冷却系統２００を制御する制御装置１８を備えている。

還元剤供給系統１００は、還元剤が貯留された還元剤タンク６、還元剤を排気に噴霧する還元剤噴射弁４、及び還元剤タンク６の還元剤を還元剤噴射弁４に圧送するポンプモジュール７を備えている。還元剤噴射弁４は、排気管２における還元触媒３の上流部（排気の流通方向における上流側）に設置されていて、その噴射孔は排気管２の内部空間に臨んでいる。本実施の形態において、還元剤噴射弁４は、排気管２に対して上記還元触媒３と同じくエンジン室内における上部空間を利用して配設してあり、図３に模式的に示したようにエンジン１４やラジエータ１５よりも高位置にある。ポンプモジュール７は、還元剤噴射弁４及び還元剤タンク６にそれぞれ供給通路９，１０で接続され、さらに還元剤タンク６とは循環通路１１によって接続されている。

上記構成により、ポンプモジュール７を駆動して還元剤タンク６に貯留された還元剤を還元剤噴射弁４に圧送することによって、還元剤噴射弁４を介して排気管２を流れるエンジン排気に還元剤が噴霧される。

４．噴射弁冷却系統２００
噴射弁冷却系統２００は、還元剤噴射弁４と熱交換する冷却水を循環させる噴射弁冷却水流路１３、及び噴射弁冷却水流路１３に冷却水を循環させる循環ポンプ８を備えている。

循環ポンプ８は、エンジン冷却水流路１６の途中、例えば上記サーモスタット２２（図３参照）の上流側でサーモスタット２２とラジエータ１５との間に設けられている。

噴射弁冷却水流路１３は、エンジン冷却水流路１６を流れるエンジン冷却水の一部を噴射弁冷却水として分流させて還元剤噴射弁４に導くものである。この噴射弁冷却水流路１３は、エンジン１４の周囲のエンジン冷却水流路１６に対して分岐及び合流していて、途中一部を還元剤噴射弁４の冷却水通路１２で構成してある。冷却水通路１２は還元剤噴射弁４との間で熱交換し還元剤噴射弁４を冷却する部位である。また、噴射弁冷却水流路１３の入口４０（上流側端部）は、例えばエンジン冷却水流路１６におけるサーモスタット２２（図３参照）の上流側で当該サーモスタット２２と循環ポンプ８との間の部分に接続している。他方、噴射弁冷却水流路１３の出口４１（下流側端部）は、例えばエンジン冷却水流路１６における循環ポンプ８の上流側で当該循環ポンプとラジエータ１５との間の部分に接続している。さらに、噴射弁冷却水流路１３の経路の一部、本実施の形態では冷却水通路１２の上流側の部分には、上側に凸となる逆Ｕ字状部１３ａが形成されている。

なお、エンジン冷却水流路１６から噴射弁冷却水流路１３にエアが混入し難くする上では、噴射弁冷却水流路１３の最上流側の部分は、エンジン冷却水流路１６に接続する入口４０から下流側に向かって一定距離下向き（下り傾斜又は鉛直下向き）に延在させることが好ましい。他方、噴射弁冷却水流路１３に混入したエアがエンジン冷却水流路１６に排出され易くする上では、噴射弁冷却水流路１３の最下流側の部分は、エンジン冷却水流路１６に接続する出口４１に向かって一定距離上向き（上り傾斜又は鉛直上向き）に延在させることが好ましい。前述したように、還元剤噴射弁４はエンジン１４やラジエータ１５よりも高位置にあるため、噴射弁冷却水流路１３は、図３に示したように、少なくとも一部がエンジン冷却水流路１６の最高部よりも必然的に高位置になる。言い換えれば、噴射弁冷却流路１３の少なくとも一部は、入口４０よりも高くなっている。また、エンジン冷却水流路１６及び噴射弁冷却水流路１３の流路は全体に冷却水で満たされている。

上記構成により、循環ポンプ８が駆動すると、エンジン冷却水流路１６と連通する噴射弁冷却水流路１３内の冷却水が入口４０から出口４１に向かって流動し、途中の冷却水通路１２を通過する際に還元剤噴射弁４を冷却した後、エンジン冷却水流路１６に戻る。

なお、噴射弁冷却水流路１３の途中には、混入したエアを排出し得るエア抜き装置４２（図３参照）が設置されている。エア抜き装置４２には、公知のエア抜きバルブ等を使用することができる。また、噴射弁冷却水流路１３には、流路内の流動に異常がないか否かを判別するために、冷却水の流動の有無を検知する流動検出器１７が備えられている。噴射弁冷却水流路１３内が冷却水で満たされた状態で冷却水が流動する状態が正常な流動状態であり、ここで言う流動の「異常」とは、正常な流動状態にないことをいう。流動の異常は、噴射弁冷却水流路１３へのエアの混入によって発生し得る。流動検出器１７としては、例えば流体の動圧と静圧との差から流量を検出する差圧式流量計により直接流量を計測し所定の流量が得られているか否かを判別するものを用いることができる。また、温度や圧力、超音波の性質を利用し、噴射弁冷却水流路１３内に存在する物質が空気か冷却水かを判別するものを用いることもできる。但し、流動の異常が判定できれば流動検出器１７の種別に特に制限はない。

５．制御装置１８
制御装置１８は、例えばエンジン回転数又はエンジン１４から循環ポンプ８への動力伝達機構の変速比を変更する等して循環ポンプ８を制御することで還元剤供給系統１００及び噴射弁冷却系統２００を制御する。この制御装置１８には、上記流動検出器１７の他、エンジン１４の始動を指示するキースイッチ１９、及び設定器であるエンジンコントローラダイヤル（エンコンダイヤル）２０からの信号が入力される。エンコンダイヤル２０はエンジン１４の目標回転数を設定する設定器である。また、制御装置１８は、警告装置２１（警告灯等）や循環ポンプ８に信号を出力する。制御装置１８は、通常時は、エンコンダイヤル２０の設定に応じて循環ポンプ８を制御しており、エンコンダイヤル２０の設定に応じた回転数で循環ポンプ８を駆動する。そして、エンジン始動時には、制御装置１８は、一定時間循環ポンプ８の回転数を上げ、噴射弁冷却水流路１３に混入している可能性があるエアを噴射弁冷却水流路１３から押し出してエンジン冷却水流路１６に排出する。

図４は制御装置１８の機能ブロック図である。

制御装置１８は公知のマイクロコンピューターを中心に構成されており、エンジン運転時間算出部１８ａ、及びポンプ回転数制御部１８ｂを備えている。エンジン運転時間算出部１８ａは、エンジン１４が運転状態にあるか否かをキースイッチ１９からの信号Ｓ１を基に判定するとともに、エンジン１４が運転状態にある場合にはエンジン始動からの経過時間（運転時間）を算出する。エンジン１４の運転時間の算出方法は特に限定されず、例えば制御装置１８に備えられたタイマー（図示せず）の計時情報から算出する構成で足りる。

ポンプ回転数制御部１８ｂは、エンコンダイヤル２０からの信号である指令値Ｓ２、及び流動検出器１７からの信号である流量検知情報Ｓ３を基に、循環ポンプ８の回転数の制御信号を出力する。また、ポンプ回転数制御部１８ｂは、予め試験等で求められた噴射弁冷却水流路１３内の冷却水流量と循環ポンプ８の回転数との関係情報を記憶しており、流動検出器１７からの流量検知情報Ｓ３から算出した冷却水流量（Ｆ１）と、上記関係情報において循環ポンプ８の回転数（例えば循環ポンプ８への指令値）に対応する正常な冷却水流量（Ｆ０）との偏差（ΔＦ）が予め設定した閾値Ｆｓを超えた場合（ΔＦ＝Ｆ０−Ｆ１＞Ｆｓ）、冷却水流量の低下（冷却能力の低下）による還元剤噴射弁４の熱損傷を防ぐため、警告装置２１に信号を出力する。信号を入力した警告装置２１は、警告灯を点灯する等して運転者に報知する。

６．循環ポンプ８の制御
図５は本実施の形態における制御装置１８による循環ポンプ８の制御手順を表したフローチャーチである。

図５に示した制御手順は、エンジン始動時に一定時間だけ循環ポンプ８の回転数を上昇させるものである。同図の手順では、まずステップＳ１１でキースイッチ１９からの信号Ｓ１を入力し、ステップＳ１２に移ってエンジン１４が運転状態にあるか否かを判定する。信号Ｓ１を基にエンジン１４が動いていると判定されれば、制御装置１８は手順をステップＳ１３に移し、動いていないと判定した場合は図５のフローを終了する。エンジン１４が稼動状態の場合、ステップＳ１３でエンジン１４が直近の始動から連続して動作を継続している時間である運転時間ｔを算出し、続くステップＳ１４で運転時間ｔが予め設定した閾値ｔ１未満であるか否かを判定する。運転時間ｔがｔ１未満（つまり始動後ｔ１経過前）と判定されればステップＳ１５に手順を移し、運転時間ｔがｔ１以上（つまり始動からｔ１経過後）と判定されればステップＳ１７（後述）に手順を移す。

ステップＳ１５では、制御装置１８は、循環ポンプ８を設定回転数Ｎ１で駆動する。設定回転数Ｎ１は、エンコンダイヤル２０の設定を基に演算される基準回転数Ｎ０よりも高いエア押し出し用の回転数である。ここで言う「基準回転数Ｎ０」とは通常運転時にエンコンダイヤル２０の設定に応じてエンジン回転数に対応して定まる値であり、エンジン回転数によって変化する。それに対し、エア押し出し用の回転数Ｎ１は設定した固定値である。続くステップＳ１６では運転時間ｔが閾値ｔ１以上であるか否かを判定する。運転時間ｔがｔ１未満と判定されればステップＳ１５に手順を戻す。一方、運転時間ｔが閾値ｔ１以上と判定されれば、制御装置１８はステップＳ１７に手順を移し、エンコンダイヤル２０からの指令値Ｓ２から算出される基準回転数Ｎ０で循環ポンプ８を駆動し、図５のフローを終了する。以上の手順を実行することにより、エンジン１４の始動時には、始動から設定時間ｔ１が経過するまでの間、エンコンダイヤル２０の設定によらず基準回転数Ｎ０よりも高いエア押し出し用の設定回転数Ｎ１で循環ポンプ８が駆動される。

７．効果
以上、本実施の形態によれば、エンジン停止時に噴射弁冷却水流路１３にエアが混入したとしても、エンジン始動時に設定時間ｔ１の間、通常運転時よりも高いエア押し出し用の回転数Ｎ１で循環ポンプ８を駆動することにより、設定時間ｔ１の間に冷却水循環通路１３からエアを排出し得る。このようにして噴射弁冷却水流路１３の冷却水の流動を妨げるエアを排出することにより、噴射弁冷却水流路１３に要求流量の冷却水を通水することができ、還元剤噴射弁４の冷却能力の低下を抑制することができる。

（第２の実施の形態）
図６は第２の実施の形態における制御装置１８による循環ポンプ８の制御手順を表したフローチャーチである。

本実施の形態が第１の実施の形態と相違する点は、制御装置１８による循環ポンプ８の制御手順にある。すなわち、第１の実施の形態ではエンジン始動時に無条件に設定時間ｔ１だけエア押し出し用の回転数Ｎ１で循環ポンプ８を駆動したのに対し、本実施の形態ではエアの混入により噴射弁冷却水流路１３の冷却水の流動の異常（流量減少等）を検知した場合に循環ポンプ８の回転数をエア押し出し用の回転数Ｎ１に増速する点で異なる。ハード構成については第１の実施の形態と基本的に同じであるため説明を省略する。

図６に示したように、制御装置１８は、ステップＳ２１で流動検出器１７から信号Ｓ３を入力し、ステップＳ２２に手順を移す。ステップＳ２２では信号Ｓ３を基に算出された冷却水流量Ｆが予め試験等から定めた閾値Ｆ１未満に低下していないかどうかを判定する。閾値Ｆ１は一定値とすることもできるが、前述した循環ポンプ８の回転数と冷却水流量との関係情報の下、循環ポンプ８の回転数に対応する流量を基準流量とし、当該基準流量から所定値だけ低い値とすることもできる。制御装置１８は、ステップＳ２２において冷却水流量Ｆが閾値Ｆ１未満であると判定すれば手順をステップＳ２３に移し、冷却水流量Ｆが閾値Ｆ１以上であると判定すれば手順をステップＳ２１に戻す。

ステップＳ２３では、制御装置１８は、循環ポンプ８を設定回転数Ｎ１で一定時間だけ駆動する。設定回転数Ｎ１は、エンコンダイヤル２０の設定を基に演算される基準回転数Ｎ０よりも高いエア押し出し用の回転数である。循環ポンプ８の回転数をＮ１に増速する時間は予め設定された時間である。続くステップＳ２４では再び流動検出器１７から信号Ｓ３を入力し、ステップＳ２５信号Ｓ３を基に算出された冷却水流量Ｆが閾値Ｆ１以上に復帰したか否かを判定する。ここで冷却水流量Ｆが閾値Ｆ１以上に復帰していれば、制御装置１８は、エアが排出されて冷却水の流動が正常化されたものと見なしてステップＳ２６に手順を移し、循環ポンプ８の回転数をエンコンダイヤル２０の設定に応じた回転数Ｎ０に戻した上で手順をステップＳ２１に戻す。一方、冷却水流量Ｆが依然として閾値Ｆ１未満であるようなら、制御装置１８は、ステップＳ２７に手順を移し警告装置２１を作動させて運転者に警告を促し、さらにステップＳ２８で還元剤噴射弁４の熱損傷の防止のためにエンジン１４を停止させて手順を終了する。

以上のように、本実施の形態によれば、エンジン運転中に噴射弁冷却水流路１３にエアが混入したとしても、エアの混入によって噴射弁冷却水流路１３の冷却水の流動の異常が検知されたら循環ポンプ８の回転数をエア押し出し用の回転数Ｎ１に増速することにより、冷却水循環通路１３からエアを排出して冷却水の流動を正常化し得る。このようにして噴射弁冷却水流路１３の冷却水の流動を妨げるエアを排出することにより、本実施の形態によっても、噴射弁冷却水流路１３に要求流量の冷却水を通水することができ、還元剤噴射弁４の冷却能力の低下を抑制することができる。

また、本実施の形態の場合、噴射弁冷却水流路１３の冷却水の流動の正常・異常を判定することにより、異常時に循環ポンプ８を増速しても正常化されなければ警告装置２１によって運転者に異常を報知することができる。これにより、還元剤噴射弁４が損傷する前に、運転者は適切な処置を施すことができる。

なお、以上の図６の手順は、第１の実施の形態における図５の制御手順を実行せずに単独で実行する場合もあり得るし、図５の手順と併せて実行する場合もあり得る。図５の手順と併せて実行する場合、エンジン始動時に設定時間ｔ１だけＮ１で循環ポンプ８を実行した後、エンコンダイヤル２０の設定に応じたポンプ制御の実行中に噴射弁冷却水流路１３の冷却水の流動に異常が検知された場合に、再び回転数Ｎ１で循環ポンプ８が駆動されることになる。また、本実施の形態におけるエア押し出し用の回転数は第１の実施の形態のＮ１とは異なる値に設定しても良く、例えばエンジン始動時に循環ポンプ８をＮ１で駆動した後、流動異常時に循環ポンプ８をＮ１とは異なるＮ１’で駆動するようにしても良い。但しＮ１’はＮ１と同じくエンコンダイヤル２０の設定に応じた基準回転数Ｎ０よりも高い値に限られる。

（第３の実施の形態）
図７は本発明に係る還元剤供給装置の循環ポンプの駆動速度の制御方式のバリエーションを例示した図である。

第１及び第２の実施の形態においては、図７の制御線Ａで示されたように、エンコンダイヤル２０の設定に応じた基準回転数Ｎ０からエア押し出し用の回転数Ｎ１まで一気に循環ポンプ８の回転数を増速させる例を説明したが、これに限られない。例えば、制御装置１８は、循環ポンプ８の回転数をＮ０からＮ１まで制御線Ｂのように連続的に増加させる構成とすることもできる。図７の制御線Ｂは増速開始から時間に比例して線型的に増速する方式を例示しているが、曲線的に増速させる方式であっても良い。また、制御線Ｃのようにステップ状に増加させる構成とすることもできる。この場合、回転数がＮ１に到達するまでの間（例えば図７の回転数Ｎ２まで増速した際）に、流動検出器１７からの信号Ｓ３を基に噴射弁冷却水流路１３の冷却水の流動が正常化したと判断した場合には、その時点で循環ポンプ８の回転数を基準回転数Ｎ０に戻す構成とすることができる。この場合、既に噴射弁冷却水流路１３の冷却水の流動が正常に復帰していて必要ないにも関わらず循環ポンプ８の回転数をＮ１まで増速することによる動力の浪費を抑制できるので、燃費の低下を抑制することができる等、効率が良い。

（その他）
なお、本実施の形態では還元剤噴射弁４がエンジン１４及びラジエータ１５よりも高位置にある場合を例示して説明しているが、還元剤噴射弁４そのものはエンジン１４又はラジエータ１５の最高部に対して低位置に設置されることもあり得る。この場合であっても、噴射弁冷却水流路１３の一部に逆Ｕ字状の部分がある場合には上記同様の課題が生じ、本発明を適用することによって上記同様に効果を得ることができる。また、エンジン１４又はラジエータ１５の最高部よりも高位置の部分が噴射弁冷却水流路１３にない場合であっても、噴射弁冷却水流路１３に逆Ｕ字状の部分が存在するときには上記同様の課題が生じる恐れがあり、本発明を適用することによって上記同様に効果を得ることができる。また、逆Ｕ字状部１３ａが還元剤噴射弁４のすぐ上流の部分にある場合を例示したが、逆Ｕ字状部１３ａの位置はこれに限定されず、還元剤噴射弁４の下流側等、噴射弁冷却水流路１３の経路の一部に存在していれば良い。また、逆Ｕ字状部１３ａが複数箇所存在する場合にも本発明は適用可能であり、相応の効果を奏する。

また、通常、冷却水は低温時に粘性が大きくなり循環ポンプの回転数が同じでも通常に比べて流量が低下する場合がある。そのため、正常な流動状態であっても冷却水の粘度の上昇によって流量が低下して異常と判断されることが起こり得る。このような不具合を防止するためには、例えば前述した循環ポンプ８の回転数と噴射弁冷却水流路１３の冷却水流量との関係情報と異常判定用の閾値とを冷却水の温度範囲毎に予め制御装置１８に記憶させておくとともに噴射弁冷却水流路１３に温度センサを設置し、温度センサと流動検出器１７の検出値を基に以上判定をする構成とすることもできる。また、噴射弁冷却水流路１３の冷却水の流動異常を判定するために流動検出器１７によって噴射弁冷却水流路１３の冷却水流量を検出する場合を例示したが、例えば還元剤噴射弁４の温度等、噴射弁冷却水流路１３の冷却水の流動異常に伴って生じる変化を冷却水流量の代わりに制御の基礎として用いても良い。

さらに、前述した第１−第３の実施の形態は適宜組み合わせることができる。例えば、第１の実施の形態では単にエンジン始動時に一定時間だけエア押し出し用の回転数Ｎ１で循環ポンプ８を駆動する場合を説明したが、例えばＮ１で駆動中に流動検出器１７の信号Ｓ３を入力し、一定時間Ｎ１で循環ポンプ８を駆動したところで冷却水の流動異常が認められる場合には、第２の実施の形態のステップＳ２５→ステップＳ２７のように警告停止する構成とすることもできる。またこの場合、第３の実施の形態のように連続的又はステップ状に循環ポンプ８の回転数を増速する構成とすることもできる。

２排気管
３還元触媒
４還元剤噴射弁
５還元剤供給装置
８循環ポンプ
１３噴射弁冷却水流路
１４エンジン
１６エンジン冷却水流路
１７流動検出器
１８制御装置
２０エンジンコントローラダイヤル（設定器）
２１警告装置
４２エア抜き装置
Ｎ０基準回転数
Ｎ１エア押し出し用の回転数

Claims

エンジンの排気に還元剤を噴霧する還元剤供給装置において、
前記エンジンの排気管の還元触媒の上流位置に設置された還元剤噴射弁と、
エンジン冷却水流路と前記還元剤噴射弁との間で冷却水を循環させる冷却水流路であって、この冷却水流路の一部に逆Ｕ字状部分が形成された噴射弁冷却水流路と、
前記噴射弁冷却水流路に冷却水を循環させる循環ポンプと、
設定器による設定に応じて前記循環ポンプを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記エンジンの始動時から設定時間が経過するまでの間、前記設定器の設定を基に演算される基準回転数よりも高いエア押し出し用の回転数で前記循環ポンプを駆動することを特徴とする還元剤供給装置。
エンジンの排気に還元剤を噴霧する還元剤供給装置において、
前記エンジンの排気管の還元触媒の上流位置に設置された還元剤噴射弁と、
エンジン冷却水流路と前記還元剤噴射弁との間で冷却水を循環させる冷却水流路であって、この冷却水流路の一部に逆Ｕ字状部分が形成された噴射弁冷却水流路と、
前記噴射弁冷却水流路に冷却水を循環させる循環ポンプと、
前記噴射弁冷却水流路の冷却水の流動を検出する流動検出器と、
設定器による設定に応じて前記循環ポンプを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、流動検出器からの信号を基に前記噴射弁冷却水流路の冷却水の流動に異常があると判断した場合、前記設定器の設定を基に演算される基準回転数からエア押し出し用の回転数に前記循環ポンプの回転数を上げることを特徴とする還元剤供給装置。
請求項２の還元剤供給装置において、前記制御装置は、前記基準回転数から前記エア押し出し用の回転数まで前記循環ポンプの回転数を連続的又はステップ状に増加させていき、前記エア押し出し用の回転数に到達するまでの間に、前記流動検出器からの信号を基に前記噴射弁冷却水流路の冷却水の流動が正常化したと判断した場合には、その時点で前記循環ポンプの回転数を前記基準回転数に戻すことを特徴とする還元剤供給装置。
請求項１−３のいずれかの還元剤供給装置において、前記制御装置は、前記エア押し出し用の回転数で前記循環ポンプを駆動した後、前記流動検出器からの信号を基に前記噴射弁冷却水流路の冷却水の流動に異常があると判断した場合には、警告装置を作動させ、前記エンジンを停止させることを特徴とする還元剤供給装置。
請求項１−４のいずれかの還元剤供給装置において、前記噴射弁冷却水流路に設けたエア抜き装置を備えたことを特徴とする還元剤供給装置。